Einstein általános relativitáselméletét ismételten megerősítették, ezúttal egy, a Földtől 25 000 fényévnyi impulzusos hullámzó hullámban. A csillagászok 14 év alatt megfigyelték a forgó neutroncsillagot, PSR J1906 + 0746.
Céljuk? Két pulzátor hullámainak vagy precessziójának tanulmányozása, amikor keringnek egymással - ez egy ritka jelenség, amelyet az általános relativitáselmélet előre jelez.
A csillagászok, Gregory Desvignes vezetésével, a Max Bonck Rádiós Csillagászati Intézetből, Bonni, Németország, közzétették eredményeiket a Science folyóirat szeptember 6-i számában. Megállapításaik segíthetik becsülni az úgynevezett bináris pulzátorok számát a galaxisunkban, valamint a neutroncsillagok fúziójának sebességét, amelyek gravitációs hullámokat hozhatnak létre (a relativitás előrejelzése mellett is), amelyek megfigyelhetők a Földön.
A pulzátorok gyorsan centrifugálják a neutroncsillagokat, amelyek a töltött részecskék fúvókáját sugározzák mágneses pólusukból. Az intenzív mágneses terek felgyorsítják a részecskéket a fény majdnem sebességéhez, rádióhullámok sugárzásáig, amelyek az űrbe világítanak, mint a kozmikus világítótornyok. Órához hasonló pontossággal a pulzátorok másodpercenként akár ezerszor is forognak, és kiszámítható impulzust hoznak létre, amikor a sugárzás a Földön áthalad. A holt csillagok kompakt magjai tömegesen töltenek be egy napközben a napfényünket, és a világ legtökéletesebb tárgyai - ideális teszt alanyok az általános relativitáselmélet elméletéhez.
"A pulzátorok olyan gravitációs teszteket nyújthatnak, amelyeket más módon nem lehet elvégezni" - nyilatkozta Ingrid Stairs, a tanulmány társszerzője, a Vancouveri Brit Columbia Egyetem. "Ez még egy gyönyörű példa egy ilyen tesztre."
Az általános relativitáselmélet, amelyet Albert Einstein először 1915-ben fogalmazott meg, leírja, hogy az anyag és az energia miként sodorja el a tér-idő szövetét, hogy megteremtse a gravitációs erőt. A hatalmas sűrű tárgyak, például a pulzátorok drámai módon meghajolhatják a tér-időt. Ha két pulzátor kering egymással, az általános relativitáselmélet azt jósolja, hogy forgatásukkor enyhe hullámossá válhatnak, mint egy lassan forgó tető. A gravitáció ezt a következményét relativista spin-precessziónak nevezik.
Amikor a csillagászok 2004-ben felfedezték a PSR J1906 + 0746-ot, ez szinte minden más pulzárnak látszott, két határozott, polarizált sugárral, minden forgatáskor látható. De amikor a neutroncsillagot másodszor megfigyelték évvel később, csak egy sugár lépett fel. A 2004 és 2018 közötti megfigyelések során áttekintve a Desevignes csapata megállapította, hogy a sugár eltűnését a pulzár precesszió okozta.
A 14 éves adatok felhasználásával 50 éves modellt dolgoztak ki, amely pontosan megjósolta mindkét sugarat eltűnését és újbóli megjelenését a precesszióból. Amikor összehasonlították a modellt a megfigyeléssel, a precesszió aránya megegyezett, mindössze 5% -os bizonytalansággal. Az adatok tökéletesen összhangban voltak Einstein elméletével.
"A kísérlet hosszú időbe telt, amíg befejeztük" - mondta Michael Kramer, a Max Planck Intézet Alapvető Fizika Rádiócsillagászati Kutató Osztályának igazgatója. "Türelmes és szorgalmas légy valóban kifizetődő."
