Ефект гравітаційного червоного зміщення: перевірки в наземних і космічних експериментах

Рубрика: 
Астрономія й астрофізика
Вавилова, ІБ
Косм. наука технол. 2018, 24 ;(1):31-48
https://doi.org/10.15407/knit2018.01.031
Мова публікації: Українська
Анотація: 
В статті подано короткий огляд експериментів з перевірки ефекту гравітаційного червоного зміщення (ГЧЗ) в наземних і космічних експериментах. Зокрема, розглянуто ефект ГЧЗ у гравітаційному полі Землі, великих планет Сонячної системи, компактних зір (білі карлики і нейтронні зорі), де ефект підтверджується з великою точністю. Окремо обговорюються можливості перевірки ефекту ГЧЗ для галактик і скупчень галактик в оптичному і рентгенівському діапазоні електромагнітного спектру.  
Ключові слова: гравітаційне червоне зміщення, загальна теорія відносності, компактні зорі, навігаційні системи, скупчення галактик
Повний текст (PDF)
 
References: 
1. Александров А.Н., Вавилова И.Б., Жданов В.И., Жук А.И., Кудря Ю.Н., Парновский С.Л., Федорова Е.В., Яцкив Я.С. Общая теория относительности: признание временем.– К.: Наукова думка, 2015.- 332 с.
2. Брагинский В. Б., Денисов В. И. (ред.). Экспериментальные тесты теории гравитации.– М.: МГУ, 1989. – 254 с.
3. Коркина М. П., Григорьев С. Б. Эксперименты ОТО в Солнечной системе // Вісник астрономічної школи. – 2000. – т.1, №2. – с.29–37.
4. Корсунь А.О. Вимір часу від давніх-давен до сучасності.  – К.: Техніка, 2009. – 176 с.
5. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. – М.: Мир, 1977. 
6. Уилл К. Теория и эксперимент в гравитационной физике. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 296 с.
7. Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности / Собрание научных трудов. – М.: Наука, 1965. – Т. 1. – С. 530–600.
8. Яцків Я. С., Александров О. М., Вавилова І. Б., Жданов В. І., Кудря Ю. М., Парновський С. Л., Федорова О.В., Хміль С.В.   Загальна теорія відносності: випробування часом. – К.: ГАО НАН України, 2005. – 288 с.
9. Яцків Я. С., Александров О. М., Вавилова І. Б., Жданов В. І., Жук О.І., Кудря Ю. М., Парновський С. Л, Федорова О В., Хміль С. В. Загальна теорія відносності: горизонти випробувань. – К.: ГАО НАН України, 2013. – 264 с.
10. Яцків Я. С., Корсунь А. О., Хода О. О. Базове координатно-часове забезпечення розвитку в Україні топографо-геодезичної діяльності, земле-впорядкування та навігації рухомих об’єктів // Інноваційні технології. – 2003. – № 4–5. – С. 4–21.
11. Abbott B. P., Abbott R., Abbott T. D. et al. GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral. Phys. Rev. Letters, 119, 161101 (2017).
12. Alam Shadab, Croft Rupert A. C., Ho Shirley, Zhu Hongyu, Giusarma Elena. Relativistic Effects on Galaxy Redshift Samples due to Target Selection (2017) arXiv:1709.07856
13. Alley C.O., Cutler L.S., Reisse R. et al. Experimental Gravitation // Proc. оf the conf. аt Pavia (1976), ed. B. Bertotti, Academic Press, 1977.
14. Antoniadis J., Freire P. C. C., Wex N. et al. A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Binary // Science. –2013.– 340 (6131): 1233232.
15. Ashby N. Relativistic effects in the Global Positioning System // Dadhich N. and Narlikar J. V. eds., Gravitation and Relativity: At the Turn of the Millennium. 15th International Conference on General Relativity and Gravitation. – Inter-University Center for Astron. Astroph., Pune, India. – 1998. – P. 231–258.
16. Ashby N. Relativity in the Global Positioning System // Living Rev. Relativ. – 2003. – 6: 1.  https://doi.org/10.12942/lrr-2003-1
17. Babyk Iu. V., Vavilova I. B. Comparison of Optical and X-ray Mass Estimates of the Chandra Galaxy Clusters at z < 0.1 // Odessa Astron. Publ.– 2013. – Vol. 26. – P. 175-178.
18. Babyk Yu.V., Del Popolo A., Vavilova I. B. Chandra X-ray galaxy clusters at z < 1.4 // Astronomy Reports. –2014.– Vol. 58.– Issue 9.– P. 587–610.
19. Babyk I., Vavilova I. The distant galaxy cluster XLSSJ022403.9-041328 on the LX-TX-M scaling relations using Chandra and XMM- Newton observations //Astrophysics and Space Science. –2014.– Vol. 353, Issue 2. – P.613-619.
20. Babyk I., Vavilova, I. The Chandra X-ray galaxy clusters at z<1.4: constraints on the evolution of LX-T Mg relations // Astrophysics and Space Science.–2014.– Vol. 349, Issue 1.– P.415-421.
21. Barstow M. A., Bond H. E., Holberg J. B. et al. Hubble Space Telescope Spectroscopy of the Balmer lines in Sirius B // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. – 2005. – Vol. 362.– P. 1134–1142.
22. Brault J. W. The gravitational redshift in the Solar spectrum: Doctoral dis¬sertation. – Princeton Univ, 1962. / Abstract: Bull. Amer. Phys. Soc. – 1963. – Vol. 8. – P. 28.
23. Burgay M., D'Amico N., Possenti A., Manchester R. N. et al. An increased estimate of the merger rate of double neutron stars from observations of a highly rela¬tivistic system // Nature. – 2003. – Vol. 426. – P. 531–533.
24. Cacciapuoti L. and Salomon Ch. Space clocks and fundamental tests: The ACES experiment // The European Physical Journal - Special Topics.–2009.– Vol. 172.–P. 57–68.
25. Cottam J., Paerels F., Mendez M. Gravitationally redshifted absorption lines in the X-ray burst spectra of a neutron star // Nature. – 2002. – Vol. 420. – P. 51–54.
26. Cuesta H.J.M., Salim J.M. Non-linear electrodynamics and the gravitational redshift of highly magnetized neutron stars // Mon. Not. R. Astron. Soc. – 2004. – Vol. 354. – L55–L59.
27. Damour T., Taylor J. H. On the orbital period change of the binary pulsar RSR 1913+16 // Astroph. J. – 1991. – Vol. 366. – P. 501–511.
28. Demorest, P. B.; Pennucci, T.; Ransom, S. M.; Roberts, M. S. E.; Hessels, J. W. T. A two-solar-mass neutron star measured using Shapiro delay //Nature. –2004. – Vol. 467 (7319).–P. 1081–1083.
29. Einstein A. Über den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes // Ann. Phys. – 1911. – Vol. 35. – P. 898–908.
30. Godone A., Novero C., Tavella P. Null gravitational redshift experi¬ment with nonidentical atomic clocks // Phys. Rev. D. – 1995. – Vol. 51.– P. 319–323.
31. Guinot B. Time scales in the context of general relativity / Phil. Trans. R. Soc. A. – 2011.- Vol. 369.-No1953.-p.4131-4142. 
32. Hafele J. С., Keating R. Е. Around the world atomic clocks: predicted relativistic time gains // Science. – 14.07.1972. – Vol. 177, Is. 4044. – P. 166–168.
33. Hogan M. T., McNamara B. R., Pulido F. A.,et al. The Onset of Thermally Unstable Cooling from the Hot Atmospheres of Giant Galaxies in Clusters: Constraints on Feedback Models // The Astrophysical Journal.–2017.– Vol. 851, Issue 1. – article id. 66, 20 pp.
34. Hulse R. A., Taylor J. H. Discovery of a pulsar in a binary system // Astrophys. J. Lett. – 1975. – Vol. 195. – P. L51–L53.
35. Iyer B.R.,  Bhawal B. Black holes, gravitational radiation and the Universe. Essays in honor of C.V.Vishveshwara. – Springer-Science+Business Media, B.V., 1999.
36. Kasliwal M. M. et al., Illuminating gravitational waves: A concordant picture of photons from a neutron star merger // Science (16 October 2017). – eprint arXiv:1710.05436.
37. Kramer M., Stairs I. H., Manchester R. N. et al. Tests of General Relativity from Timing the Double Pulsar // Science. – 2006. – Vol. 314, Is. 5796. – P.97–102.
38. Laurent Ph., Massonnet D., Cacciapuoti L., Salomon Ch. The ACES/PHARAO space mission // C. R. Phys. –2015.– Vol. 16, Issue 5.–P. 540 – 552.
39. Lyne A. G., Burgay M., Kramer M. et al. A Double-Pulsar System: A Rare Laboratory for Relativistic Gravity and Plasma Physics // Science. – 2004. – Vol. 303, Is. 5661. – P. 1153–1157.
40. Masachika I., Tadayasu D., Masanobu O. et al. Estimation of the surface gravitational redshift of a neutron star with the broad spectral feature detected during the thermonuclear X-ray Burst. Retrieved from: http://lambda.phys.tohoku.ac.jp/nstar/content/files/NSMAT2016/Presentati....
41. Meynadier F.,  Delva P., le Poncin-Lafitte C. et al. Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) data analysis // arXiv 1709.06491v1 (2017)
42. Overduin J. Testing Einstein (2007, December). Retrieved from https://einstein.stanford.edu/SPACETIME/spacetime3.html
43. Pound R. V., Rebka G. A. Apparent weight of photons // Phys. Rev. Lett. – 1960. – Vol. 4, Is. 7. – P. 337–341.
44. Pound R. V., Snider J. L. Effect of Gravity on Nuclear Resonance // Physical Review Letters. –1964. – Vol. 13, Is. 18. – P. 539–540.
45. Procyk R., Truong B. Gravitational redshift. Retrieved from: http://www.physics.brocku.ca/Courses/1P22_DAgostino/samples/GravRed.pdf
46. Pulatova N. G., Vavilova, I. B., Sawangwit, U. et al. The 2MIG isolated AGNs - I. General and multiwavelength properties of AGNs and host galaxies in the northern sky // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.–2015.– Vol. 447, Issue 3.– P.2209-2223.
47. Rafikov R. R., Lai D. .Effects of Pulsar Rotation on Timing Measurements of the Double Pulsar System J0737-3039 // Astrophys. J. – 2006. – Vol. 641. – P. 438–446.
48. Ransom S. M., Stairs I. H., Archibald A. M. et al. A millisecond pulsar in a stellar triple system // Nature. – 2014. – Vol. 505. – P. 520–524.
49. Sanwal D., Pavlov G. G., Zavlin V. E., Teter M. A. Discovery of absorption features in spectrum of an isolated neutron star // Astroph. J. – 2002. – Vol. 574. – P. L61–L64.
50. Šimkovič S., Teleki A.  Vssualization of the X-ray by gravitational redshift. https://conferences.ukf.sk/index.php/phdconf/phdconf2012/paper/download/977/287
51. Shild A. Gravitational theories of the Whitehead type and the Principle of Equivalence. // Evidence for Gravitational theories, Ed. Muller C.– New York: Academic Press, 1962.
52. Sigurdsson S., Richer H. B., Hansen B. M. et al. A young white dwarf companion to pulsar B1620–26: evidence for early planet formation // Science. – 2003. – Vol. 301. – P. 193–196.
53. Thorsett S. E., Arzoumanian Z., Camilo F., Lyne A. G. The triple pulsar system PSR B1620–26 in M4 // Astrophys. J. – 1999. – Vol. 523.– P. 763–770.
54. Touboul P., Metris G., Rodrigues M. et al. MICROSCOPE mission: first results of a space test of the Equivalence Principle // Phys. Rev. Lett. –2017.– Vol. 119.– article 231101.
55. Trimble V., Barstow M. (2010). Gravitational redshift and White Dwarf stars. Einstein Online, 04. Retrieved from http://www.einstein-online.info/spotlights/redshift_ white_dwarfs University of Illinois (November, 1995).
56. Vavilova I.B., Bolotin Yu.L., Boyarsky A. M. et al. Dark matter: Observational manifestation and experimental searches.– Kiev, Akademperiodyka, 2015. – 375 P.
57. Vavilova I. B., Vasylenko A. A., Babyk Iu. V., Pulatova N. G. X-Ray Spectral Properties of the Isolated AGNs: NGC 1050, NGC 2989, ESO 317-038, ESO 438-009 // Odessa Astron. Publ.–2015.– vol. 28.– P. 150-153.
58. Vessot R. F. C., Levine M. V. A test of the equivalence principle using a space-born clock // Gen. Rel. Grav. – 1979. – Vol. 10. – P. 181.
59. Vessot R. F. C., Levine M. V., Mattison E. M. et al. Test of relativistic gravitation with a space-borne hydrogen maser. // Phys. Rev. Lett. – 1980. – Vol. 45. – P. 2081–2084.
60. Wilhelm K., Dwivedi B.N. On the Gravitational redshift // arxiv.org/abs/1708.06609.
61. Will C. M. Theory and experiment in gravitational physics. –    Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1993.
62. Will C. M. The confrontation between General Relativity and experiment // Astroph. Space Sci. – 2003. – Vol. 283, Is. 4. – P. 543–552.
63. Will C. M. The confrontation between General Relativity and Experiment // General Relativity and John Archibald Wheeler. – Eds. Ciufolini I., Matzner R.  – Springer, 2010. – 547 p. – P.73–93.
64. Wojtak R., Hansen S. H., Hjorth J. Gravitational redshift of galaxies in clusters as predicted by general relativity // Nature. – 2011. – Vol. 477. – P. 567–569.
65.  Zhao Xian-Feng. The surface gravitational redshift of the neutron star PSR J1614-2230 //Acta Physica Polonica B.–2013.– Vol. 44,  No 2. –P. 213-219.
66. Zhao Xian-Feng and Jia Huan-Yu.  The surface gravitational redshift of the massive neutron star PSR J0348+0432 // Revista Mexicana de Astronom.ıa y Astrofısica.–2014.– Vol. 50.–P. 103–108.
67. Zhu Hongyu, Alam Shadab, Croft Rupert A. C. et al. N-body simulations of gravitational redshifts and other relativistic distortions of galaxy clustering //arXiv:1709.07859, 2017.
68. Giammichele N., Charpinet S., Fontaine et al. A large oxygen-dominated core from the seismic cartography of a pulsating white dwarf //Nature. Letters, 07 November 2017, doi:10.1038/nature25136
69. Savchenko V., Ferrigno C., Kuulkers E. et al. INTEGRAL Detection of the First Prompt Gamma-Ray Signal Coincident with the Gravitational-wave Event GW170817. Astrophys. J. Let., 848(2), L15 (2017).