Teoria ogólnej teorii względności Einsteina została jeszcze raz potwierdzona, tym razem w trzęsieniu się pulsara 25 000 lat świetlnych od Ziemi. W ciągu 14 lat astronomowie obserwowali obracającą się gwiazdę neutronową PSR J1906 + 0746.
Ich cel? Aby zbadać chwiejność lub precesję dwóch pulsarów krążących wokół siebie, rzadkie zjawisko przewidywane przez ogólną teorię względności.
Astronomowie pod przewodnictwem Gregory Desvignes z Instytutu Radia Astronomii im. Maxa Plancka w Bonn w Niemczech opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie Science z 6 września. Ich odkrycia mogą pomóc w oszacowaniu liczby tak zwanych podwójnych pulsarów w naszej galaktyce oraz szybkości połączeń gwiazd neutronowych, które mogą wytwarzać fale grawitacyjne (przewidywane również przez teorię względności), które można zaobserwować na Ziemi.
Pulsary szybko wirują gwiazdy neutronowe, które wysyłają strumienie naładowanych cząstek ze swoich biegunów magnetycznych. Intensywne pola magnetyczne przyspieszają cząstki prawie do prędkości światła, tworząc wiązki fal radiowych, które świecą w kosmos jak kosmiczne latarnie morskie. Z precyzją zbliżoną do zegara pulsary obracają się do tysięcy razy na sekundę, tworząc przewidywalny puls, gdy wiązki omiatają Ziemię. Kompaktowe rdzenie martwych gwiazd wbijają w przestrzeń miasta większą masę niż nasze Słońce i są najbardziej zwartymi obiektami we wszechświecie - idealnymi obiektami testowymi dla teorii ogólnej teorii względności.
„Pulsars może przeprowadzać testy grawitacji, których nie można wykonać w żaden inny sposób”, powiedziała współautorka badań Ingrid Stairs z University of British Columbia w Vancouver w oświadczeniu. „To jeszcze jeden piękny przykład takiego testu”.
Ogólna teoria względności, którą Albert Einstein sformułował po raz pierwszy w 1915 r., Opisuje, w jaki sposób materia i energia wypaczają strukturę czasoprzestrzeni, tworząc siłę grawitacji. Masywne gęste obiekty, takie jak pulsary, mogą gwałtownie zginać czasoprzestrzeń. Jeśli dwa pulsary krążą wokół siebie, ogólna teoria względności przewiduje, że mogą one wywoływać lekkie wahania podczas obracania się, jak powolny szczyt. Ta konsekwencja grawitacji nazywana jest relatywistyczną precesją spinową.
Kiedy astronomowie odkryli PSR J1906 + 0746 w 2004 roku, wyglądał jak prawie każdy inny pulsar, z dwoma wyraźnymi, spolaryzowanymi wiązkami widocznymi przy każdym obrocie. Ale kiedy po raz drugi zaobserwowano gwiazdę neutronową, pojawiła się tylko jedna wiązka. Przeszukując obserwacje w latach 2004-2018, zespół Desevignes stwierdził, że zniknięcie wiązki było spowodowane precesją pulsara.
Korzystając z 14 lat danych, opracowali model obejmujący 50 lat i dokładnie przewidujący zniknięcie i ponowne pojawienie się obu wiązek przed precesją. Gdy porównali model z obserwacją, wskaźnik precesji był zgodny, z jedynie 5% niepewnością. Dane były całkowicie zgodne z teorią Einsteina.
„Przeprowadzenie eksperymentu zajęło nam dużo czasu” - powiedział w oświadczeniu Michael Kramer, dyrektor działu badań podstawowych fizyki radiowej w Instytucie Maxa Plancka. „Bycie cierpliwym i pracowitym naprawdę się opłaciło”.
