حتی در برخی از افراطی‌ترین مناطق کیهان هم به نظر می‌رسد نظریه‌ی نسبیت عامآلبرت اینشتین کار می‌کند. آزمایش یک اصل کلیدی در نسبیت عام به کمک سه ستاره نشان داده که همه‌ی اجرام بدون در نظر گرفتن همنهش (ترکیب) آنها، با یک شتاب سقوط می‌کنند.

این با یکی از زیربناهای نظریه‌ی اینشتین به نام "اصل هم‌ارزی نیرومند (یا قوی)" سازگاری دارد. این اصل می‌گوید هر دو جرم در یک میدان گرانشی بدون در نظر گرفتن جرم یا همنهش‌شان با یک شتاب پایین می‌افتند. این در داستان ساختگی و پرآوازه‌ی آزمایش گالیله هم نشان داده شده. در این آزمایش، می‌گویند گالیله دو کره با جرم‌های گوناگون را از بالای برج کج پیزا پایین رها کرد و دید که هر دو همزمان به زمین رسیدند.

آزمایش اصل هم‌ارزی قوی در سامانه‌هایی با گرانش نه چندان نیرومند مانند ماه و زمین و حتی خورشید پاسخ درستی داشته ولی به گفته‌ی شارون مورسینک از دانشگاه آلبرتای کانادا، آزمایش‌های کوچک در این میدان‌های گرانشیِ به نسبت ضعیف واقعا نمی‌توانند این اصل را به آزمایشی دقیق و درست بگذارند.

گیوم ووزان از دانشگاه منچستر بریتانیا به همراه همکارانش این اصل را با سنجش حرکت یک کوتوله‌ی سفید و یک تپ‌اختر (گونه‌ای ستاره‌ی نوترونیِ سریع-چرخان) که همدم یکدیگرند و به گرد هم می‌چرخند، و همزمان هر دو نیز به گرد یک کوتوله‌ی سفیدِ دیگر می‌چرخیدند آزمایش کردند. این تپ‌اختر جی۰۳۳۷+۱۷۱۵ نام دارد و در هر ثانیه ۳۶۶ بار به گرد محورش می‌چرخد، آن هم با چنان نظم و دقتی که می‌توان زمان را با آن سنجید.

زمانبندی دقیق جی۰۳۳۷+۱۷۱۵، به همراه رابطه‌ی این تپ‌اختر با میدان‌های گرانشی‌ای که آن دو کوتوله‌ی سفید پدید آورده‌اند به اخترشناسان فرصتی بیمانند برای آزمودن این اصل ارایه می‌دهد.  تپ‌اختر بسیار سنگین‌تر از دو ستاره‌ی دیگر در این سامانه است. با این وجود، این تپ‌اختر همان گونه که دو کوتوله‌ی سفید به سویش کشیده می‌شوند (به روی آن سقوط می‌کنند)، او هم اندکی به سوی آن دو کشیده می‌شود. و از آن جایی که جی۰۳۳۷+۱۷۱۵ یک زمان‌سنج دقیق است، اخترشناسان می‌توانند تاثیر میدان گرانشی آن دو کوتوله را بر دوره‌ی چرخش آن پیگیری کنند.

اخترشناسان در این کار، زمانِ رسیدن نورِ تپ‌اختر به زمین را با بهره از رادیوتلسکوپ‌های بزرگ، به ویژه رصدخانه‌ی رادیویی ناسه در فرانسه به دقت اندازه گرفتند. با گردش این ستاره به گرد دو همسایه‌اش -یکی در مداری کوتاه و سریع و دیگری در مداری بزرگ‌تر و کندتر- به زمین نزدیک و از آن دور می‌شد. هنگامی که دور می‌شد، نورِ تپ‌هایش فاصله‌ی بلندتری را برای رسیدن به تلسکوپ‌های ما می‌پیمود. از همین رو بازه‌های میان تپ‌هایش به اندازه‌ی اندکی، بلندتر به نظر می‌رسیدند.

با برگشت و نزدیک شدن تپ‌اختر به زمین، بازه‌های میان تپ‌هایش هم کوتاه‌تر می‌شوند. این به فیزیکدانان امکان می‌داد تا یک مدل استوار و نیرومند از جابجایی‌های فضایی این تپ‌اختر پدید بیاورند و برهم‌کنش آن با میدان‌های گرانشی همسایگانش را به دقت توضیح دهند. این پژوهش آنها بر پایه‌ی ترفندی انجام شد که در پژوهشنامه‌ی پیشین روی همین سامانه انجام شده و سال ۲۰۱۸ در نشریه‌ی نیچر منتشر شده بود [در آن پژوهش "اصل هم‌ارزی ضعیف" روی همین سامانه انجام شده بود که اینجا خواندید: * نسبیت عام از سخت‌ترین آزمون هم سربلند بیرون آمد]

پژوهشنامه‌ی تازه که در شماره‌ی ۱۰ ژوئن نشریه‌ی آسترونومی اند آستروفیزیکز منتشر شده نشان می‌دهد که اجرام درون این سامانه همانگونه که نظریه‌ی اینشتین پیش‌بینی می‌کند رفتار می‌کنند- یا دستکم رفتارشان بیش از ۱.۸ جزء در میلیون با پیش‌بینی‌های اینشتین تفاوت نداشت. این دقت بالاترین دقت در بررسی داده‌های تلسکوپ‌های به کار رفته است. این دانشمندان اطمینانی ۹۵ درصدی به یافته‌هایشان دارند.

ووزان می‌گوید: «این اساسا همان انداختن چیزها از برج پیزا توسط گالیله است ولی در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر. این آزمایشی است که در آن دو جرم نسبت به جرم سوم به شیوه‌ی یکسانی واکنش نشان می‌دهند.»

در برخی فرمول‌بندی‌های گرانشی، ولی نه نسبیت عام، انتظار می‌رود یک تپ‌اختر رفتاری متفاوت با دیگر ستارگان، سیاره‌ها، و حتی کره‌هایی که از بالای برجی در ایتالیا رها می‌شود داشته باشد، زیرا تپ‌اخترها بسیار بسیار پرجرم‌تر و فشرده‌تر هستند. این پژوهشگران دریافتند که تپ‌اختر و کوتوله‌ی سفید در این آزمایش که بالاترین دقت را برای اصل هم‌ارزی در چنین سامانه‌ی پرجرمی داشت، دقیقا به شیوه‌ی یکسان به گرد ستاره‌ی مرکزی می‌چرخند. ووزان می‌گوید: «این حدود ۱۰۰۰ بار بهتر از هر آزمایشی بود که در گذشته با ستارگان نوترونی انجام شده بود.»

او می‌گوید: «تنها نظریه‌ی گرانشی که به شدت از اصل هم‌ارزی پیروی می‌کند نسبیت عام است- هر انگاشت (فرضیه‌ی) دیگری این اصل را تا حدی می شکند.» پس باز هم نسبیت عام اینشتین از آزمون زمان و گرانش سربلند بیرون آمد.

--------------------------------------------

در همین زمینه: * چرا کسی نمی‌تواند اینشتین را رد کند؟

--------------------------------------------

منبع: نیوساینتیست و Space.com