Et unikt og eksotisk laboratorium omkring 6.800 lysår fra Jorden hjælper jordbaserede astronomer med at teste Albert Einsteins teori om generel relativitet på måder, der ikke er muligt indtil nu. Og observationerne matcher nøjagtigt forudsigelser fra den generelle relativitet, siger forskere i en artikel, der skal offentliggøres i tidsskriftet 26. april. Videnskab.
Ved hjælp af ESOs Very Large Telescope sammen med andre radioteleskoper, siger John Antoniadis, en ph.d.-studerende ved Max Planck Institute for radio Astronomy (MPIfR) i Bonn og hovedforfatter af papiret, det bisarre parstjerner giver en fremragende testkoffer for fysik.
”Jeg observerede systemet med ESOs Very Large Telescope og ledte efter ændringer i lyset fra den hvide dværg forårsaget af dets bevægelse omkring pulsaren,” siger Antoniadis. ”En hurtig analyse på stedet fik mig til at indse, at pulsaren var en ganske tungvægt. Det er dobbelt så meget som solens masse, hvilket gør den til den mest massive neutronstjerne, som vi kender, og også et fremragende laboratorium for grundlæggende fysik. ”
Det underlige par består af en lille og usædvanligt tung neutronstjerne, der spinder 25 gange i sekundet. Pulsaren, kaldet PSR J0348 + 0432, er resterne af en supernovaeksplosion. Dobbelt så tung som vores sol, ville pulsaren passe inden for rammerne af Denver storbyområde; det er kun 20 kilometer på tværs af eller omkring 12 miles. Tyngdekraften på denne mærkelige stjerne er mere end 300 milliarder gange stærkere end på Jorden. I midten, hvor den intense tyngdekraft presser sagen endnu tættere sammen, ville en blok med stjerneopfyldt størrelse med sukker vægtes mere end en milliard ton. Kun tre andre pulsarer uden for kugleklynger roterer hurtigere og har kortere perioder.
Derudover pisker en meget større hvid dværg, den ekstremt varme, udbrændte kerne af en sollignende stjerne omkring J0348 + 0432 hver 2,5 time.
Som en konsekvens, indså radioastronomer Ryan Lynch og kolleger, der opdagede pulsaren i 2011, at parret ville gøre det muligt for forskere at teste tyngdekrafter, som ikke var mulige før. Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften som en krumning i rumtiden. Som en bowlingkugle, der ligger i et strakt sengetøj, bøjes og varper rumtiden i nærvær af masse og energi. Teorien, der blev offentliggjort i 1916, har modstået alle test i den mest enkle forklaring på observerede astronomiske fænomener. Andre teorier om tyngdekraft giver forskellige forudsigelser, men disse forskelle ville kun afsløre sig i ekstremt stærke tyngdefelter, der ikke findes i vores solsystem. J0348 + 0432 bød muligheden for at studere Einsteins teori detaljeret.
Indlæser afspiller ...
Denne video viser en kunstners indtryk af det eksotiske dobbeltobjekt kendt som PSR J0348 + 0432. Dette system udstråler gravitationsstråling eller krusninger i rumtiden. Selvom disse bølger endnu ikke kan opdages direkte af astronomer på Jorden, kan de opdages indirekte ved at måle ændringen i systemets bane, da det mister energi. Kredit: ESO / L.Calçada
Antoniadis 'team kombinerede observationer af den hvide dværg fra Det Europæiske Sydlige Observatoriums Very Large Telescope med den nøjagtige tidspunkt for pulsaren fra andre radioteleskoper, herunder Green Bank Telescope i West Virginia, Effelsberg 100 meter radioteleskop i Tyskland og Arecibo Observatory i Puerto Rico. Astronomer forudsiger sådanne tæt pulsære binarer udstråler tyngdekraftsbølger og mister små mængder energi over tid, hvilket får den hvide dværgkompisjons orbitalperiode til at ændre sig lidt. Astronomerne fandt, at forudsigelser for denne ændring nøje stemte overens med generel relativitet, mens konkurrerende teorier var forskellige.
”Vores radioobservationer var så præcise, at vi allerede har været i stand til at måle en ændring i omløbstiden på 8 milliondele af et sekund om året, nøjagtigt hvad Einsteins teori forudsiger,” siger Paulo Freire, et andet teammedlem, i pressemeddelelsen.
Kilder:
ESO: Einstein havde ret - indtil videre
Astrofysisk tidsskrift: Green Bank-teleskopet 350 MHz Drift-scan Survey II: Dataanalyse og tidspunktet for 10 nye pulsarer, inklusive en relativ relativ binære
Aspen Center for fysik Fysisk anvendelse af Millisecond Pulsars-møde januar 2013: Den kompakte relativistiske binære PSR J0348 + 0432
