Einsteinnek igaza volt - eddig

A csillagászok az ESO nagyon nagy távcsövével és a világ minden tájáról származó rádióteleszkópokkal együtt találtak és tanulmányoztak egy bizarr csillagpárt, amely az eddig megerősített legtömegebb neutroncsillagból áll, és amelyet egy fehér törpe csillag kering. Ez a furcsa új bináris változat lehetővé teszi Einstein gravitációs elmélete - az általános relativitáselmélet - tesztelését olyan módon, amely eddig nem volt lehetséges. Az új megfigyelések eddig pontosan megegyeznek az általános relativitáselmélet előrejelzéseivel, és nem egyeztethetők össze néhány alternatív elmélettel. Az eredmények a Science folyóiratban jelennek meg 2013. április 26-án.

Nagyobb nézet Ez a művész benyomása azt az egzotikus kettős tárgyat ábrázolja, amely egy apró, de nagyon nehéz neutroncsillagból áll, amely másodpercenként 25-szer forog, és két és fél óránként egy fehér törpecsillag kering. A neutroncsillag egy PSR J0348 + 0432 nevű pulzár, amely olyan rádióhullámokat bocsát ki, amelyeket a rádióteleszkópok segítségével fel lehet venni a Földön. Noha ez a szokatlan pár önmagában nagyon érdekes, ez egyedülálló laboratórium is a fizikai elméletek határainak tesztelésére. Ez a rendszer gravitációs sugárzást sugároz, az űridőben hullámzik. Noha ezeket a hullámokat a Földön lévő csillagászok még nem észlelhetik, közvetett módon is észlelhetők a rendszer pályájának változásának mérésével, mivel az energiát veszít. Mivel a pulzár olyan kicsi, a két objektum relatív méretét nem méretezik.

Egy nemzetközi csapat felfedezett egy egzotikus kettős tárgyat, amely egy apró, de szokatlanul nehéz neutroncsillagból áll, amely másodpercenként 25-szer forog, és két és fél óránként egy fehér törpecsillag körüli körüli körbejár. A neutroncsillag egy pulzár, amely rádióhullámokat bocsát ki, amelyeket rádióteleszkópok segítségével fel lehet venni a Földön. Noha ez a szokatlan pár önmagában nagyon érdekes, ez egyedülálló laboratórium is a fizikai elméletek határainak tesztelésére.

Ezt a pulzárt PSR J0348 + 0432-nek nevezték el, és egy szupernóva-robbanás maradványai. Kétszer olyan nehéz, mint a Nap, de csak 20 kilométer átmérőjű. A felületén lévő gravitáció több mint 300 milliárdszor erősebb, mint a Földön, és közepén minden cukorkockát-méretű térfogat több mint egymilliárd tonna anyagot tartalmaz. Kísérőfehér törpe csillaga csak kissé kevésbé egzotikus; egy sokkal könnyebb csillag izzó maradványai elveszítették légkörét, és lassan lehűlnek.

"Az ESO nagyon nagy távcsövével figyelték meg a rendszert, és kerestem a fehér törpe által kibocsátott fény változásait, amelyeket a pulzár körül mozgó mozgás okozott" - mondja John Antoniadis, a Max Planck Rádiócsillagászati ​​Intézet doktori hallgatója (MPIfR). Bonnban és a cikk vezető szerzője. „A helyszíni gyors elemzés ráébresztett rá, hogy a pulsar meglehetősen nehézsúlyú. Kétszer annyi, mint a Nap tömege, és ez a legtömegebb neutroncsillag, amelyről ismertünk, és kiváló laboratórium az alapvető fizika számára. ”

Einstein általános relativitáselmélete, amely a gravitációt a tömeg és az energia jelenléte által létrehozott téridő görbületének következményeként magyarázza, minden tesztet kiállt, mivel azt majdnem egy évszázaddal ezelőtt közzétették. De ez nem lehet a végső magyarázat, és végül le kell bontania [1].

Nagyobb nézet Ez a művész benyomása az egzotikus kettős tárgyból áll, amely egy apró, de nagyon nehéz neutroncsillagból áll, amely másodpercenként 25-szer forog (jobbra), és két és fél óránként egy fehér törpecsillag (balra) kering. A neutroncsillag egy PSR J0348 + 0432 nevű pulzár, amely olyan rádióhullámokat bocsát ki, amelyeket a rádióteleszkópok segítségével fel lehet venni a Földön. Noha ez a szokatlan pár önmagában nagyon érdekes, ez egyedülálló laboratórium is a fizikai elméletek határainak tesztelésére. Mivel a pulzár olyan kicsi, a két objektum relatív méretét nem méretezik.

A fizikusok más gravitációs elméleteket dolgoztak ki, amelyek eltérő előrejelzéseket készítenek az általános relativitástól. Ezen alternatívák némelyike ​​esetében ezek a különbségek csak olyan rendkívül erős gravitációs mezőkben jelennek meg, amelyek a Naprendszerben nem találhatók meg. A gravitáció szempontjából a PSR J0348 + 0432 valóban extrém tárgy, még az Einstein általános relativitáselméletének nagy pontosságú teszteiben alkalmazott többi pulzátorral összehasonlítva is [2]. Ilyen erős gravitációs mezőkben a tömeg kismértékű növekedése nagy változásokhoz vezethet az ilyen tárgyak körüli téridőben. A csillagászok eddig nem tudták, mi történik olyan hatalmas neutroncsillag jelenlétében, mint a PSR J0348 + 0432. Ez egyedülálló lehetőséget kínál a tesztek új területre tolására.

A csapat kombinálta a fehér törpe nagyon nagy távcső megfigyeléseit és a rádióteleszkópokból származó pulzár nagyon pontos időzítését [3]. Egy ilyen szoros binárisan sugárzik a gravitációs hullám és energiát veszít. Ez az orbitális periódust kissé megváltoztatja, és a változás előrejelzései az általános relativitáselméleti és más versengő elméletek alapján eltérnek.

Nagyobb nézet Ez a művész benyomása az egzotikus kettős tárgyból áll, amely egy apró, de nagyon nehéz neutroncsillagból áll, amely másodpercenként 25-szer forog, és két és fél óránként egy fehér törpecsillag körüli körüli körüli körbejár. A neutroncsillag egy PSR J0348 + 0432 nevű pulzár, amely olyan rádióhullámokat bocsát ki, amelyeket a rádióteleszkópok segítségével fel lehet venni a Földön. Noha ez a szokatlan pár önmagában nagyon érdekes, ez egyedülálló laboratórium is a fizikai elméletek határainak tesztelésére. Ez a rendszer gravitációs sugárzást sugároz, az űridőben hullámzik. Noha ezeket a hullámokat (a képen rácsként mutatva) a Föld csillagászai még nem észlelhetik, közvetett módon érzékelhetők a rendszer pályájának változásának mérésével, mivel az energiát veszíti. Mivel a pulzár olyan kicsi, a két objektum relatív méretét nem méretezik.

A rádiómegfigyeléseink annyira pontosak voltak, hogy már meg is tudtunk mérni az orbitális periódusban bekövetkezett változást évente, 8 milliomodpercenként, pontosan azt, amit az Einstein elmélete megjósol - állítja Paulo Freire, egy másik csapat tagja.

Ez csak az egyedi objektum részletes vizsgálatainak a kezdete, és a csillagászok azt használják, hogy az idő múlásával az egyre nagyobb pontossággal ellenőrizzék az általános relativitáselméletet.
Megjegyzések

[1] Az általános relativitáselmélet nem egyeztethető össze a huszadik századi fizika másik nagy elméletével, a kvantummechanikával. Bizonyos körülmények között megjósolja a szingularitásokat is, ahol bizonyos mennyiségek végtelenre mutatnak, például egy fekete lyuk közepére.

[2] Az első bináris pulzort, a PSR B1913 + 16-ot Joseph Hooton Taylor, ifjú és Russell Hulse fedezte fel, amelyekért az 1993. évi Nobel-fizikai díjat nyerték. Pontosan megmérték a figyelemre méltó tárgy tulajdonságainak változásait, és megmutatták, hogy pontosan összhangban állnak az általános relativitáselmélet által előre jelzett gravitációs sugárzási energiaveszteséggel.

[3] A munka felhasználta az Effelsberg, az Arecibo és a Green Bank rádióteleszkópok, valamint az ESO Very Large Telescope és a William Herschel Telescope optikai távcsövek adatait.

Az ESO-n keresztül