Ett unikt och exotiskt laboratorium ungefär 6 800 ljusår från Jorden hjälper jordbaserade astronomer att testa Albert Einsteins teori om allmän relativitet på sätt som inte är möjliga förr än nu. Och observationerna matchar exakt förutsägelser från allmän relativitet, säger forskare i en artikel som kommer att publiceras i tidningen 26 april av tidskriften Vetenskap.
Med hjälp av ESO: s Very Large Telescope tillsammans med andra radioteleskoper, säger John Antoniadis, en doktorand vid Max Planck Institute for radio Astronomy (MPIfR) i Bonn och huvudförfattare till uppsatsen, säger det bisarra paret stjärnor för ett utmärkt testfall för fysik.
"Jag observerade systemet med ESO: s Very Large Telescope och letade efter förändringar i ljuset som släpptes ut från den vita dvärgen orsakat av dess rörelse runt pulsaren," säger Antoniadis. ”En snabb analys på plats fick mig att inse att pulsaren var ganska tungvikt. Det är två gånger solens massa, vilket gör den till den mest massiva neutronstjärnan som vi känner till och också ett utmärkt laboratorium för grundläggande fysik. ”
Det konstiga paret består av en liten och ovanligt tung neutronstjärna som snurrar 25 gånger per sekund. Pulsaren, kallad PSR J0348 + 0432 är resterna av en supernovaexplosion. Pulsaren, som var två gånger så tung som vår sol, skulle passa in i storstadsområdet Denver; det är bara 20 kilometer över eller cirka 12 mil. Allvaren på denna konstiga stjärna är mer än 300 miljarder gånger starkare än på jorden. I mitten, där den intensiva tyngdkraften pressar materien ännu tätare samman, skulle ett sockerkubstorligt block av stjärnsaker väga mer än en miljard ton. Endast tre andra pulsars utanför kulformiga kluster snurrar snabbare och har kortare perioder.
Dessutom piskar en mycket större vit dvärg, den extremt heta, utbrända kärnan från en solliknande stjärna runt J0348 + 0432 var 2,5 timme.
Till följd av detta insåg radioastronomer Ryan Lynch och kollegor som upptäckte pulsaren 2011 att paret skulle göra det möjligt för forskare att testa gravitationsteorier som inte var möjliga förut. Einsteins allmänna relativitetsteori beskriver tyngdkraften som en krökning i rymden. Som en bowlingboll som ligger inbäddat i ett sträckt lakan, böjer sig och varper i närvaro av massa och energi. Teorin, publicerad 1916, har motstått alla test så långt som den enklaste förklaringen för observerade astronomiska fenomen. Andra tyngdkraftteorier gör olika förutsägelser men dessa skillnader skulle bara avslöja sig i extremt starka gravitationsfält som inte finns i vårt solsystem. J0348 + 0432 erbjöd möjligheten att studera Einsteins teori i detalj.
Laddar spelare ...
Den här videon visar en konstnärs intryck av det exotiska dubbla objektet som kallas PSR J0348 + 0432. Detta system strålar gravitationsstrålning, eller krusningar, under rymden. Även om dessa vågor ännu inte kan detekteras direkt av astronomer på jorden kan de upptäckas indirekt genom att mäta förändringen i systemets omloppsbana när det tappar energi. Kredit: ESO / L.Calçada
Antoniadis team kombinerade observationer av den vita dvärgen från European Southern Observatory's Very Large Telescope med den exakta tidpunkten för pulsaren från andra radioteleskop, inklusive Green Bank Telescope i West Virginia, Effelsberg 100 meter radioteleskop i Tyskland och Arecibo Observatory i Puerto Rico. Astronomer förutspår så nära pulsarbinarier som strålar ut tyngdkraftsvågor och förlorar små mängder energi över tid och får orbitalperioden för den vita dvärgkamraten att förändras något. Astronomerna fann att förutsägelser för denna förändring nära matchade de med den allmänna relativiteten medan konkurrerande teorier var annorlunda.
"Våra radioobservationer var så exakta att vi redan har kunnat mäta en förändring i omloppsperioden på 8 miljoner sekund per år, exakt vad Einsteins teori förutspår," säger Paulo Freire, en annan gruppmedlem, i pressmeddelandet.
källor:
ESO: Einstein hade rätt - hittills
Astrophysical Journal: Green Bank Telescope 350 MHz Drift-scan Survey II: Dataanalys och tidpunkten för 10 nya pulsars, inklusive en relativ binär
Aspen Center for Physics Fysisk tillämpning av Millisecond Pulsars-mötet januari 2013: The Compact Relativistic Binary PSR J0348 + 0432
