Et unikt og eksotisk laboratorium omtrent 6 800 lysår fra Jorden hjelper jordbaserte astronomer med å teste Albert Einsteins teori om generell relativitet på måter som ikke er mulig før nå. Og observasjonene samsvarer nøyaktig med prediksjoner fra generell relativitet, sier forskere i en artikkel som skal publiseres i tidsskriftet 26. april. Vitenskap.
Ved å bruke ESOs Very Large Telescope sammen med andre radioteleskoper, sier John Antoniadis, en doktorgradsstudent ved Max Planck Institute for radio Astronomy (MPIfR) i Bonn og hovedforfatter av papiret, det bisarre stjerneparet for en utmerket testsak for fysikk.
"Jeg så systemet med ESOs Very Large Telescope, og så etter endringer i lyset som ble avgitt fra den hvite dvergen forårsaket av bevegelsen rundt pulsaren," sier Antoniadis. “En rask analyse på stedet fikk meg til å innse at pulsaren var ganske tungvektig. Den er dobbelt så stor som solens masse, noe som gjør den til den mest massive nøytronstjernen som vi vet om og også et utmerket laboratorium for grunnleggende fysikk. ”
Det rare paret består av en bitteliten og uvanlig tung nøytronstjerne som snurrer 25 ganger i sekundet. Pulsaren, kalt PSR J0348 + 0432, er restene av en supernovaeksplosjon. To ganger så tung som vår sol, ville pulsaren passe innenfor rammen av storbyområdet Denver; det er bare 20 kilometer over omtrent 12 miles. Tyngdekraften på denne rare stjernen er mer enn 300 milliarder ganger sterkere enn på jorden. I senteret, der den intense tyngdekraften presser saken enda tettere sammen, ville en blokk med stjerner med sukker vektet mer enn en milliard tonn. Bare tre andre pulsarer utenfor kuleklynger snurrer raskere og har kortere perioder.
I tillegg pisker en mye større hvit dverg, den ekstremt varme, utbrente kjernen av en sollignende stjerne rundt J0348 + 0432 hver 2,5 time.
Som en konsekvens, innså radioastronomene Ryan Lynch og kolleger som oppdaget pulsaren i 2011 at paret ville gjøre det mulig for forskere å teste gravitasjonsteorier som ikke var mulig før. Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften som en krumning i romtiden. Som en bowlingball plassert i et strukket sengetøy, bøyer og varper romtiden i nærvær av masse og energi. Teorien, publisert i 1916, har motstått alle tester så langt som den enkleste forklaringen på observerte astronomiske fenomener. Andre gravitasjonsteorier gir forskjellige forutsigelser, men disse forskjellene vil bare avsløre seg i ekstremt sterke gravitasjonsfelt som ikke finnes i solsystemet vårt. J0348 + 0432 tilbød muligheten til å studere Einsteins teori i detalj.
Laster inn spiller ...
Denne videoen viser en kunstners inntrykk av det eksotiske dobbeltobjektet kjent som PSR J0348 + 0432. Dette systemet stråler gravitasjonsstråling, eller krusninger, i romtiden. Selv om disse bølgene ennå ikke kan oppdages direkte av astronomer på jorden, kan de oppdages indirekte ved å måle endringen i bane til systemet når det mister energi. Kreditt: ESO / L.Calçada
Antoniadis 'team kombinerte observasjoner av den hvite dvergen fra European Southern Observatory's Very Large Telescope med den nøyaktige tidspunktet for pulsaren fra andre radioteleskoper, inkludert Green Bank Telescope i West Virginia, Effelsberg 100 meter radioteleskop i Tyskland, og Arecibo Observatory i Puerto Rico. Astronomer spår så nære pulsarbinarier som utstråler tyngdekraftsbølger og mister små mengder energi over tid og får orbitalperioden til den hvite dvergkompisen til å endre seg litt. Astronomene fant at spådommer for denne endringen nøye stemte overens med de av generell relativitet mens konkurrerende teorier var forskjellige.
"Våre radioobservasjoner var så presise at vi allerede har kunnet måle en endring i omløpstiden på 8 milliondeler av et sekund per år, nøyaktig hva Einsteins teori spår," uttaler Paulo Freire, et annet teammedlem, i pressemeldingen.
kilder:
ESO: Einstein hadde rett - Så langt
Astrophysical Journal: Green Bank Telescope 350 MHz Drift-scan Survey II: Dataanalyse og tidspunktet for 10 nye pulsarer, inkludert en relativ relativ binær
Aspen Center for Physics Fysisk anvendelse av Millisecond Pulsars møte januar 2013: The Compact Relativistic Binary PSR J0348 + 0432
