Гравітаційна затримка сигналу

Гравітаційне уповільнення часу тягне за собою ще один ефект, названий ефектом Шапіро (також відомий як гравітаційна затримка сигналу).

Внаслідок цього ефекту в полі тяжіння електромагнітні сигнали йдуть довше, ніж при відсутності цього поля.

Історія відкриття

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

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

Обчислення затримки

Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси

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

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

Тут $\mathbf {R}$ - це одиничний вектор, спрямований від спостерігача до джерела, а $\mathbf {x}$ - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до гравитирующей точці маси M.

Формула може бути переписана в іншому вигляді:

$\Delta x=-R_{s}\log(1-\mathbf {R} \cdot \mathbf {x} ),$,

де x - це ефективне збільшення шляху світла, а $R_{s}={\frac {2GM}{c^{2}}}$ є Радіус Шварцшильда.

Посилання

• Виявлена нейтронна зірка дуже великоїмаси (ілюстрація ефекта Шапіро)