Гравітаційна затримка сигналу

Гравітаційна затримка сигналу або ефект Шапіро — ефект загальної теорії відносності, внаслідок якого в полі тяжіння електромагнітні сигнали йдуть довше, ніж за відсутності цього поля. Шаблон:Джерело?.

Історія відкриття

Вперше ефект був передбачений 1964 року американським астрофізиком Ірвіном Шапіро. Шапіро запропонував експеримент, під час якого радіохвилі відбивалися від поверхні Венери і Меркурія та поверталися на Землю. Обчислення Шапіро передбачали, що при деякому розташуванні Землі, Сонця і Венери очікуваний час затримки сигналу в результаті дії гравітаційного поля Сонця буде близько 200 мікросекунд.

Перші експериментальні дані, отримані в 1966-1967 роках в обсерваторії MIT, збіглися з прогнозами Шапіро. Відтоді поправки були підтверджені точнішими експериментами як в Сонячній системі, так і в компактних системах подвійних зір.

Обчислення затримки

Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси

Для сигналу, який подорожує навколо точкової маси, затримка може бути обчислена за формулою:

$\mathrm{\Delta }t=-\frac{2GM}{c^3}\log (1-𝐑\cdot 𝐱).$

Тут $𝐑$ — одиничний вектор, спрямований від спостерігача до джерела, а $𝐱$ — одиничний вектор, спрямований від спостерігача до тіла з масою M, яке створює гравітаційне поле.

Формула може бути переписана в іншому вигляді:

$\mathrm{\Delta }x=-R_s\log (1-𝐑\cdot 𝐱),$,

де x — ефективне збільшення шляху світла, а $R_s=\frac{2GM}{c^2}$ — радіус Шварцшильда.

Посилання

• Виявлена нейтронна зірка дуже великої маси(ілюстрація ефекту Шапіро)