Unikalne i egzotyczne laboratorium oddalone o 6800 lat świetlnych od Ziemi pomaga astronomom na Ziemi przetestować teorię ogólnej teorii względności Alberta Einsteina w sposób dotychczas niemożliwy. Obserwacje dokładnie pasują do prognoz z ogólnej teorii względności, mówią naukowcy w artykule opublikowanym w czasopiśmie z 26 kwietnia Nauka.
John Antoniadis, doktorant w Instytucie Astronomii Radiowej Maxa Plancka (MPIfR) w Bonn i główny autor artykułu, mówi, że dziwna para gwiazd stanowi doskonały test dla fizyka.
„Obserwowałem system za pomocą bardzo dużego teleskopu ESO, szukając zmian w świetle emitowanym przez białego karła, spowodowanym jego ruchem wokół pulsara”, mówi Antoniadis. „Szybka analiza na miejscu uświadomiła mi, że pulsar był dość ciężki. Jest dwa razy większa od masy Słońca, co czyni go najbardziej masywną gwiazdą neutronową, jaką znamy, a także doskonałym laboratorium dla fundamentalnej fizyki. ”
Dziwna para składa się z maleńkiej i niezwykle ciężkiej gwiazdy neutronowej, która obraca się 25 razy na sekundę. Pulsar o nazwie PSR J0348 + 0432 jest pozostałością po wybuchu supernowej. Dwa razy tak ciężki jak nasze Słońce pulsar zmieściłby się w granicach obszaru metropolitalnego Denver; ma tylko 20 kilometrów lub około 12 mil. Grawitacja tej dziwnej gwiazdy jest ponad 300 miliardów razy silniejsza niż na Ziemi. W jego centrum, gdzie intensywna grawitacja ściska materię jeszcze ściślej ze sobą, blok gwiazd w kształcie kostki cukru ważyłby ponad miliard ton. Tylko trzy inne pulsary poza gromadami kulistymi wirują szybciej i mają krótsze okresy.
Ponadto znacznie większy biały karzeł, niezwykle gorący, wypalony rdzeń gwiazdy podobnej do Słońca, bita wokół J0348 + 0432 co 2,5 godziny.
W rezultacie radio-astronomowie Ryan Lynch i współpracownicy, którzy odkryli pulsar w 2011 roku, zdali sobie sprawę, że para ta umożliwi naukowcom przetestowanie teorii grawitacji, które wcześniej nie były możliwe. Ogólna teoria względności Einsteina opisuje grawitację jako krzywiznę czasoprzestrzeni. Niczym kula do kręgli w rozłożonym prześcieradle, czasoprzestrzeń wygina się i wypacza w obecności masy i energii. Teoria, opublikowana w 1916 r., Przetrwała wszystkie testy jako najprostsze wyjaśnienie obserwowanych zjawisk astronomicznych. Inne teorie grawitacji przewidują różne prognozy, ale różnice te ujawniłyby się tylko w ekstremalnie silnych polach grawitacyjnych, nie występujących w naszym Układzie Słonecznym. J0348 + 0432 oferował możliwość szczegółowego przestudiowania teorii Einsteina.
Ładowanie odtwarzacza…
Ten film pokazuje wrażenia artysty na egzotycznym podwójnym obiekcie znanym jako PSR J0348 + 0432. System ten promieniuje promieniowaniem grawitacyjnym lub faluje w czasoprzestrzeni. Chociaż fale te nie mogą być jeszcze wykryte bezpośrednio przez astronomów na Ziemi, można je wykryć pośrednio poprzez pomiar zmiany na orbicie układu, gdy traci on energię. Źródło: ESO / L.Calçada
Zespół Antoniadisa połączył obserwacje białego karła z bardzo dużego teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego z precyzyjnym pomiarem czasu pulsara z innych teleskopów radiowych, w tym z Teleskopu Zielonego Banku w Wirginii Zachodniej, 100-metrowego radioteleskopu Effelsberg w Niemczech i Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico. Astronomowie przewidują, że tak bliskie pulsarne układy binarne promieniują fale grawitacyjne i tracą niewielkie ilości energii w czasie, powodując nieznaczną zmianę okresu orbitalnego towarzysza białego karła. Astronomowie stwierdzili, że prognozy dla tej zmiany były ściśle zgodne z ogólną teorią względności, podczas gdy konkurencyjne teorie były różne.
„Nasze obserwacje radiowe były tak precyzyjne, że byliśmy już w stanie zmierzyć zmianę w orbicie o 8 milionów części sekundy na rok, dokładnie tak, jak przewiduje teoria Einsteina”, stwierdza Paulo Freire, inny członek zespołu, w komunikacie prasowym.
Źródła:
ESO: Einstein miał rację - do tej pory
Astrophysical Journal: Teleskop Green Bank Teleskop Drift-Scan 350 MHz II: Analiza danych i czas 10 nowych pulsarów, w tym relatywistyczny plik binarny
Aspen Center for Physics Applied Physise Millisecond Pulsars spotkanie styczeń 2013: Kompaktowy relatywistyczny układ binarny PSR J0348 + 0432
