В 1687 году сэр Исаак Ньютон опубликовал труд «Математические начала натуральной философии», где изложил законы движения и теорию гравитации. Его расчёты позволили точно описать движение земных приливов, которое на протяжении столетий оставалось сложной научной задачей. Более 300 лет ньютоновская модель считалась основой представлений о гравитации, пока Альберт Эйнштейн не предложил общую теорию относительности.
Исследователь из Свободного университета Берлина изучил, можно ли обнаружить признаки общей теории относительности в классической теории приливов Ньютона. Ньютоновская гравитация с высокой точностью описывает влияние Солнца и Луны на приливы, тогда как общая теория относительности учитывает также гравитационные волны. Новая модель объединяет оба подхода и может помочь проверить современные представления о природе гравитации.
Автором исследования стал математик кафедры математики и информатики Свободного университета Берлина Мухиттин Дженк Эсер. Он расширил классическую модель лунных приливов, добавив в неё поперечную поляризацию гравитационных волн — один из вариантов деформации пространства-времени при их прохождении. В пресс-релизе университета Эсер пояснил: «Исаак Ньютон исключительно хорошо объясняет приливы. Альберт Эйнштейн показал, что гравитация также является динамической, а изменения пространства-времени могут распространяться в виде волн. Наша работа объединяет оба взгляда и ставит вопрос о том, какие следы этого явления можно обнаружить при высокоточных измерениях».
Гравитационные волны были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна. Они представляют собой колебания пространства-времени, возникающие, в частности, при слиянии массивных объектов. Учёные уже зарегистрировали тысячи таких событий, главным образом связанных со слияниями чёрных дыр и нейтронных звёзд, однако подобные волны могут возникать и при менее масштабном взаимодействии Земли, Луны и Солнца.
Одной из задач исследования стало отделение возможного дополнительного сигнала от погрешностей измерений, особенностей системы отсчёта и неточностей в расчёте положения Солнца и Луны. Эсер определил факторы, которые необходимо учитывать, чтобы выделить искомый сигнал и оценить его физическое воздействие. «Мы не утверждаем, что обнаружили новый гравитационный эффект. Мы показываем, как целенаправленно искать его. Система Земля—Луна особенно интересна, поскольку её приливные воздействия уже можно очень точно описывать и измерять», — заявил математик.