Hvis du leder efter noget, der er helt unikt, så tjek den kosmiske menage aux trois, der er ferret ud af et team af internationale astronomer, der bruger Green Bank Telescope (GBT). Det er første gang, forskere har identificeret et tredobbelt stjernesystem, der indeholder en pulsar, og teamet har allerede anvendt den urlignende præcision af pulsarslaget for at observere virkningerne af gravitationsinteraktioner.
”Dette er et virkelig bemærkelsesværdigt system med tre degenererede objekter. Den har overlevet tre faser af masseoverførsel og en supernovaeksplosion, og alligevel forblev den dynamisk stabil ”, siger Thomas Tauris, første forfatter til den nuværende undersøgelse. ”Pulsarer er tidligere fundet med planeter, og i de senere år blev der opdaget et antal særlige binære pulsarer, som ser ud til at kræve en tredobbelt systemoprindelse. Men denne nye millisekund pulsar er den første, der opdages med to hvide dværge. ”
Dette var ikke kun en tilfældig opdagelse. Observationer af 4.200 lysår fjern J0337 + 1715 kom fra et intensivt studieprogram, der involverede flere af verdens største radioteleskoper, herunder GBT, Arecibo radioteleskop i Puerto Rico og ASTRONs Westerbork Synthesis Radio Telescope i Holland. West Virginia University kandidatstuderende Jason Boyles var den første til at opdage millisekund pulsar, spinde næsten 366 gange pr. Sekund og fanget i et system, der ikke er større end Jordens bane rundt om solen. Denne tæt sammensatte sammenhæng kombineret med det faktum, at stjernenes trio er langt tættere end solen skaber de perfekte betingelser for at undersøge tyngdekraften. Generationer af videnskabsmænd har ventet på en sådan mulighed for at studere det 'stærke ækvivalensprincip', der er formuleret i Einsteins teori om generel relativitet. ”Dette trippelstjernersystem giver os det bedst kosmiske laboratorium til nogensinde at lære, hvordan sådanne tre-kropssystemer fungerer, og potentielt til at opdage problemer med General Relativity, som nogle fysikere forventer at se under så ekstreme forhold,” siger førsteforfatter Scott Ransom fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
”Det var en monumental observationskampagne,” kommenterer Jason Hessels, fra ASTRON (Holland Institute for Radio Astronomy) og University of Amsterdam. ”I en periode observerede vi denne pulsar hver eneste dag, bare for at vi kunne forstå den komplicerede måde, hvorpå den bevægede sig omkring sine to ledsagerstjerner.” Hessels førte den hyppige overvågning af systemet med Westerbork Synthesis Radio Telescope.
Ikke kun behandlede forskerteamet en formidabel mængde data, men de påtog sig også udfordringen med at modellere systemet. ”Vores observationer af dette system har foretaget nogle af de mest nøjagtige målinger af masser i astrofysik,” siger Anne Archibald, også fra ASTRON. ”Nogle af vores målinger af stjernernes relative positioner i systemet er nøjagtige til hundreder af meter, selvom disse stjerner er omkring 10.000 billioner kilometer fra Jorden,” tilføjer hun.
I spidsen for undersøgelsen oprettede Archibald systemsimuleringen, der forudsiger dens bevægelser. Ved hjælp af de solide videnskabsmetoder, der engang var blevet brugt af Isaac Newton til at studere Earth-Moon-Sun-systemet, kombinerede hun derefter dataene med den 'nye' tyngdekraft af Albert Einstein, som var nødvendigt for at give mening om informationen. ”Fremover giver systemet forskerne den bedste mulighed endnu til at opdage en krænkelse af et koncept kaldet Strong Equivalence Principle. Dette princip er et vigtigt aspekt af teorien om generel relativitet og siger, at tyngdekraftens virkning på et legeme ikke afhænger af dets krops natur eller indre struktur. ”
Brug for en opdatering af ækvivalensprincippet? Så hvis du ikke kan huske, at Galileo droppede to forskellige vægtede kugler fra det skæve tårn i Pisa, så husker du måske Apollo 15-kommandant Dave Scotts fald af en hammer og en falkfjer, mens han stod på Månens luftløse overflade i 1971 Takket være spejler, der er tilbage på månens overflade, er målinger af laservidenskaber undersøgt i årevis og giver de stærkeste begrænsninger for gyldigheden af ækvivalensprincippet. Her er de eksperimentelle masser selve stjernerne, og deres forskellige masser og gravitationsbindende energier vil tjene til at kontrollere, om de alle falder mod hinanden i henhold til det stærke ækvivalensprincip eller ej. ”Ved hjælp af pulsars urlignende signal er vi begyndt at teste dette,” forklarer Archibald. ”Vi tror, at vores test vil være meget mere følsomme end nogen tidligere forsøg på at finde en afvigelse fra Princippet om Stærk ækvivalens.” ”Vi er meget glade for at have et så stærkt laboratorium til undersøgelse af tyngdekraften,” tilføjer Hessels. "Tilsvarende stjernesystemer skal være ekstremt sjældne i vores galakse, og vi har heldigvis fundet et af de få!"
Original historiekilde: Astronomie Netherlands News Release. Yderligere læsning: Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) og NRAOs pressemeddelelse.
