Ένα μοναδικό και εξωτικό εργαστήριο που απέχει περίπου 6.800 έτη φωτός από τη Γη βοηθά τους αστρονόμους που βασίζονται στη Γη να δοκιμάσουν τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν με τρόπους που δεν ήταν δυνατός μέχρι τώρα. Και οι παρατηρήσεις ταιριάζουν ακριβώς με τις προβλέψεις από τη γενική σχετικότητα, λένε οι επιστήμονες σε ένα άρθρο που θα δημοσιευθεί στο τεύχος της 26ης Απριλίου του περιοδικούΕπιστήμη.
Χρησιμοποιώντας το Very Large Telescope της ESO μαζί με άλλα ραδιοτηλεσκόπια, ο John Antoniadis, διδακτορικός φοιτητής στο Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) στη Βόννη και κύριος συγγραφέας της εργασίας, λέει ότι το παράξενο ζευγάρι άστρων αποτελεί μια εξαιρετική περίπτωση η φυσικη.
«Παρατηρούσα το σύστημα με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO, αναζητώντας αλλαγές στο φως που εκπέμπεται από τον λευκό νάνο που προκαλείται από την κίνησή του γύρω από το πάλσαρ», λέει ο Αντωνιάδης. «Μια γρήγορη επιτόπια ανάλυση με έκανε να συνειδητοποιήσω ότι το πάλσαρ ήταν αρκετά βαρέων βαρών. Είναι διπλάσια από τη μάζα του Ήλιου, καθιστώντας το το πιο μαζικό αστέρι νετρονίων που γνωρίζουμε και επίσης ένα εξαιρετικό εργαστήριο για τη θεμελιώδη φυσική».
Το παράξενο ζεύγος αποτελείται από ένα μικροσκοπικό και ασυνήθιστα βαρύ αστέρι νετρονίων που περιστρέφεται 25 φορές το δευτερόλεπτο. Το πάλσαρ, που ονομάζεται PSR J0348+0432 είναι τα υπολείμματα μιας έκρηξης σουπερνόβα. Δύο φορές πιο βαρύ από τον Ήλιο μας, το πάλσαρ θα χωρούσε στα όρια της μητροπολιτικής περιοχής του Ντένβερ. είναι μόλις 20 χιλιόμετρα κατά μήκος ή περίπου 12 μίλια. Η βαρύτητα σε αυτό το παράξενο αστέρι είναι πάνω από 300 δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερη από ό,τι στη Γη. Στο κέντρο του, όπου η έντονη βαρύτητα πιέζει την ύλη ακόμη πιο σφιχτά μεταξύ τους, ένα μπλοκ αστεριών σε μέγεθος κυβικού λίπους θα ζύγιζε περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο τόνους. Μόνο τρία άλλα πάλσαρ έξω από σφαιρικά σμήνη περιστρέφονται πιο γρήγορα και έχουν μικρότερες περιόδους.
Το J0348+0432 θα μπορούσε εύκολα να χωρέσει στα όρια των περισσότερων αμερικανικών πόλεων, συμπεριλαμβανομένων του Ντένβερ, του Κολό. Θέλετε να δείτε πόσο μεγάλο είναι το J0348+0432 σε σύγκριση με την πόλη σας; Ελέγξτε αυτό εργαλείο χάρτη . Κάντε μεγέθυνση ή αναζητήστε την πόλη σας, εισαγάγετε 10 km στο πεδίο απόστασης ακτίνας και κάντε κλικ σε ένα σημείο του χάρτη. Πίστωση: Χάρτες Google
Επιπλέον, ένας πολύ μεγαλύτερος λευκός νάνος, ο εξαιρετικά καυτός, καμμένος πυρήνας ενός αστεριού σαν τον Ήλιο, χτυπά γύρω στο J0348+0432 κάθε 2,5 ώρες.
Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου Ryan Lynch και οι συνεργάτες του που ανακάλυψαν το πάλσαρ το 2011, συνειδητοποίησαν ότι το ζευγάρι θα επέτρεπε στους επιστήμονες να δοκιμάσουν θεωρίες βαρύτητας που δεν ήταν δυνατές πριν. Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν περιγράφει τη βαρύτητα ως μια καμπυλότητα στο χωροχρόνο. Σαν μια μπάλα μπόουλινγκ φωλιασμένη σε ένα τεντωμένο σεντόνι, ο χωροχρόνος λυγίζει και στραβώνει παρουσία μάζας και ενέργειας. Η θεωρία, που δημοσιεύτηκε το 1916, έχει αντέξει σε όλες τις δοκιμές μέχρι τώρα ως η απλούστερη εξήγηση για παρατηρούμενα αστρονομικά φαινόμενα. Άλλες θεωρίες της βαρύτητας κάνουν διαφορετικές προβλέψεις, αλλά αυτές οι διαφορές θα αποκαλυφθούν μόνο σε εξαιρετικά ισχυρά βαρυτικά πεδία που δεν βρίσκονται στο ηλιακό μας σύστημα. Το J0348+0432 πρόσφερε την ευκαιρία να μελετηθεί λεπτομερώς η θεωρία του Αϊνστάιν.
Φόρτωση προγράμματος αναπαραγωγής…Αυτό το βίντεο δείχνει την εντύπωση ενός καλλιτέχνη για το εξωτικό διπλό αντικείμενο που είναι γνωστό ως PSR J0348+0432. Αυτό το σύστημα εκπέμπει βαρυτική ακτινοβολία, ή κυματισμούς, στο χωροχρόνο. Αν και αυτά τα κύματα δεν μπορούν ακόμη να ανιχνευθούν άμεσα από τους αστρονόμους στη Γη, μπορούν να ανιχνευθούν έμμεσα μετρώντας την αλλαγή στην τροχιά του συστήματος καθώς χάνει ενέργεια. Πίστωση: ESO/L.Calçada
Η ομάδα του Αντωνιάδη συνδύασε τις παρατηρήσεις του λευκού νάνου από το Πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου με τον ακριβή χρονισμό του πάλσαρ από άλλα ραδιοτηλεσκόπια, όπως το τηλεσκόπιο Green Bank στη Δυτική Βιρτζίνια, το ραδιοτηλεσκόπιο Effelsberg 100 μέτρων στη Γερμανία και το Αστεροσκοπείο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο. Οι αστρονόμοι προβλέπουν ότι τέτοια στενά δυαδικά συστήματα πάλσαρ ακτινοβολούν κύματα βαρύτητας και χάνουν ελάχιστες ποσότητες ενέργειας με την πάροδο του χρόνου, προκαλώντας ελαφρά αλλαγή της τροχιακής περιόδου του συντρόφου του λευκού νάνου. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι οι προβλέψεις για αυτή την αλλαγή ταίριαζαν πολύ με αυτές της γενικής σχετικότητας, ενώ οι ανταγωνιστικές θεωρίες ήταν διαφορετικές.
«Οι ραδιοφωνικές μας παρατηρήσεις ήταν τόσο ακριβείς που ήμασταν ήδη σε θέση να μετρήσουμε μια αλλαγή στην τροχιακή περίοδο των 8 εκατομμυρίων του δευτερολέπτου ετησίως, ακριβώς αυτό που προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν», δηλώνει ο Paulo Freire, άλλο μέλος της ομάδας, στο δελτίο τύπου.
Πηγές:
ESO: Ο Αϊνστάιν είχε δίκιο – Μέχρι στιγμής
Astrophysical Journal: The Green Bank Telescope 350 MHz Drift-scan Survey II: Ανάλυση δεδομένων και ο χρονισμός 10 νέων πάλσαρ, συμπεριλαμβανομένου ενός σχετικιστικού δυαδικού
Aspen Center for Physics Physical Application of Millisecond Pulsars συνάντηση Ιανουάριος 2013: The Compact Relativistic Binary PSR J0348+0432
