Jeśli szukasz czegoś naprawdę wyjątkowego, sprawdź kosmiczne menage aux trois fretowane przez zespół międzynarodowych astronomów korzystających z Teleskopu Zielonego Banku (GBT). Po raz pierwszy badacze zidentyfikowali układ potrójnej gwiazdy zawierający pulsar, a zespół zastosował już podobną do zegara precyzję uderzenia pulsara, aby zaobserwować skutki oddziaływań grawitacyjnych.
„To naprawdę niezwykły system z trzema zdegenerowanymi obiektami. Przeżył trzy fazy przenoszenia masy i wybuch supernowej, a jednak pozostał dynamicznie stabilny ”, mówi Thomas Tauris, pierwszy autor niniejszego badania. „Pulsary zostały wcześniej znalezione na planetach, aw ostatnich latach odkryto szereg osobliwych pulsarów binarnych, które wydają się wymagać potrójnego pochodzenia systemowego. Ale ten nowy milisekundowy pulsar jest pierwszym wykrytym z dwoma białymi karłami. ”
To nie było tylko przypadkowe odkrycie. Obserwacje odległego o 4200 lat świetlnych J0337 + 1715 pochodziły z intensywnego programu badań z udziałem kilku największych na świecie radioteleskopów, w tym GBT, radioteleskopu Arecibo w Puerto Rico oraz radioteleskopu syntezowego Westerbork Synthes w Holandii. Jason Boyles, absolwent Uniwersytetu West Virginia University, jako pierwszy wykrył pulsar milisekundowy, obracając się prawie 366 razy na sekundę, i przechwycony w układzie, który nie jest większy niż orbita Ziemi wokół Słońca. To ścisłe powiązanie w połączeniu z faktem, że trio gwiazd jest znacznie gęstsze niż Słońce, stwarzają idealne warunki do zbadania prawdziwej natury grawitacji. Pokolenia naukowców czekały na taką okazję, aby przestudiować „zasadę silnej równoważności” postulowaną w teorii ogólnej teorii względności Einsteina. „Ten system z trzema gwiazdami daje nam najlepsze w historii kosmiczne laboratorium do nauki działania takich układów trzech ciał i potencjalnie do wykrywania problemów z ogólną teorią względności, których niektórzy fizycy spodziewają się zobaczyć w tak ekstremalnych warunkach”, mówi pierwszy autor Scott Ransom z National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
„To była monumentalna kampania obserwacyjna” - komentuje Jason Hessels z ASTRON (Holenderski Instytut Radia Astronomii) i Uniwersytetu w Amsterdamie. „Przez pewien czas obserwowaliśmy ten pulsar każdego dnia, abyśmy mogli zrozumieć skomplikowany sposób, w jaki poruszał się on wokół dwóch towarzyszących mu gwiazd”. Hessels prowadził częste monitorowanie systemu za pomocą radioteleskopu syntezowego Westerbork.
Zespół badawczy nie tylko poradził sobie z ogromną ilością danych, ale również podjął wyzwanie modelowania systemu. „Nasze obserwacje tego systemu dokonały jednych z najdokładniejszych pomiarów mas w astrofizyce”, mówi Anne Archibald, również z ASTRON. „Niektóre z naszych pomiarów względnych pozycji gwiazd w układzie są dokładne z dokładnością do setek metrów, mimo że gwiazdy te znajdują się w odległości około 10 000 bilionów kilometrów od Ziemi” - dodaje.
Prowadząc badanie, Archibald stworzył symulację systemu, która przewiduje jego ruchy. Wykorzystując solidne metody naukowe kiedyś stosowane przez Isaaca Newtona do badania układu Ziemia-Księżyc-Słońce, następnie połączyła dane z „nową” grawitacją Alberta Einsteina, która była niezbędna do zrozumienia informacji. „Posuwając się naprzód, system daje naukowcom najlepszą jak dotąd okazję do wykrycia naruszenia koncepcji zwanej zasadą silnej równoważności. Ta zasada jest ważnym aspektem teorii ogólnej teorii względności i stwierdza, że wpływ grawitacji na ciało nie zależy od natury ani wewnętrznej struktury tego ciała. ”
Potrzebujesz odświeżenia na temat zasady równoważności? Jeśli więc nie pamiętasz, jak Galileusz upuścił dwie kule o różnej wadze z Krzywej Wieży w Pizie, być może przypomnisz sobie, jak dowódca Apollo 15 upuścił młotek i pióro sokoła, stojąc na bezpowietrznej powierzchni Księżyca w 1971 r. Dzięki lustrom pozostawionym na powierzchni Księżyca od lat badano laserowe pomiary odległości i zapewniają one najsilniejsze ograniczenia w zakresie ważności zasady równoważności. Tutaj masami eksperymentalnymi są same gwiazdy, a ich różne masy i grawitacyjne siły wiązania posłużą do sprawdzenia, czy wszystkie opadają ku sobie zgodnie z zasadą silnej równoważności, czy nie. „Korzystając z sygnału podobnego do zegara pulsara, zaczęliśmy to testować”, wyjaśnia Archibald. „Wierzymy, że nasze testy będą znacznie bardziej czułe niż jakiekolwiek wcześniejsze próby znalezienia odstępstwa od zasady silnej równoważności”. „Cieszymy się, że mamy tak potężne laboratorium do badania grawitacji” - dodaje Hessels. „Podobne systemy gwiezdne muszą być niezwykle rzadkie w naszej galaktyce i na szczęście znaleźliśmy jeden z niewielu!”
Oryginalna historia Źródło: Astronomie Netherlands News Release. Dalsza lektura: Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) i komunikat prasowy NRAO.
