Einsteins teori om generel relativitet er blevet bekræftet endnu en gang, denne gang i vuglingen af en pulsar 25.000 lysår fra Jorden. I løbet af 14 år observerede astronomer den roterende neutronstjerne PSR J1906 + 0746.
Deres mål? At studere wobble eller præcession af to pulsarer, når de kredser om hinanden, er et sjældent fænomen forudsagt af generel relativitet.
Astronomerne ledet af Gregory Desvignes fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, offentliggjorde deres resultater i 6. september-udgaven af tidsskriftet Science. Deres fund kunne hjælpe med at estimere antallet af disse såkaldte binære pulsarer i vores galakse og hastigheden af neutronstjernefusioner, som muligvis producerer tyngdekraftsbølger (også forudsagt af relativitet), der kan observeres på Jorden.
Pulsarer roterer hurtigt neutronstjerner, der stråler jetfly af ladede partikler fra deres magnetiske poler. Intense magnetiske felter fremskynder partiklerne til næsten lysets hastighed, hvilket skaber stråler af radiobølger, der skinner ud i rummet som kosmiske fyrtårne. Med urlignende præcision roterer pulsarer op til tusinder af gange i sekundet, hvilket skaber en forudsigelig puls, når bjælkerne fejer hen over Jorden. De døde stjerners kompakte kerner presser mere masse end vores sol ind i en bys rum og er de mest kompakte objekter i universet - ideelle testemner til teorien om generel relativitet.
"Pulsarer kan levere tyngdekraften, som ikke kan udføres på nogen anden måde," siger en medforfatter Ingrid Stairs fra University of British Columbia i Vancouver. "Dette er et mere smukt eksempel på en sådan test."
Generel relativitet, som Albert Einstein først formulerede i 1915, beskriver, hvordan stof og energi forvrider rumtidens stof for at skabe tyngdekraften. Massive tætte genstande, såsom pulsarer, kan dramatisk bøje rum-tid. Hvis to pulsarer befinder sig i kredsløb om hinanden, forudsiger generel relativitet, at de kan skabe en svag vugge, når de roterer, ligesom en langsomt roterende top. Denne konsekvens af tyngdekraften kaldes relativistisk spin-præcession.
Da astronomer opdagede PSR J1906 + 0746 i 2004, så det ud som næsten enhver anden pulsar med to bestemte, polariserede bjælker synlige hver rotation. Men da neutronstjernen blev observeret en anden gang år senere, optrådte kun en stråle. Ved at søge gennem observationer fra 2004 til 2018, bestemte Desevignes 'hold, at bjælken forsvandt var forårsaget af pulsars præcession.
Ved hjælp af de 14 år med data udviklede de en model, der strækker sig over 50 år og præcist forudsagde forsvinden og genoptræden af begge bjælker fra præcession. Når de sammenlignede modellen med observation, matchede præcessionshastigheden med kun 5% usikkerhed. Dataene var i perfekt overensstemmelse med Einsteins teori.
"Eksperimentet tog os lang tid at gennemføre," sagde Michael Kramer, direktør for Max Planck Instituttets grundlæggende fysik i forskningsafdeling for radioastronomi, i en erklæring. "At være tålmodig og flittig har virkelig betalt sig."
