Teoria relativității generale a lui Einstein a fost confirmată încă o dată, de data aceasta în zbuciumarea unui pulsar de 25.000 de ani-lumină de pe Pământ. Pe durata a 14 ani, astronomii au observat steaua cu neutroni învârtiți PSR J1906 + 0746.
Scopul lor? Pentru a studia ondulația sau precesiunea a doi pulsars pe măsură ce orbitează reciproc, un fenomen rar prevăzut de relativitatea generală.
Astronomii, conduși de Gregory Desvignes de la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn, Germania, și-au publicat rezultatele în numărul 6 din septembrie al revistei Science. Descoperirile lor ar putea ajuta la estimarea numărului de așa-numitele pulsars binare în galaxia noastră și rata de fuziuni a stelelor neutronice, care ar putea produce unde gravitaționale (prezise și de relativitate) care pot fi observate pe Pământ.
Pulsars se învârt rapid stele de neutroni care fasciculează jeturi de particule încărcate de la poli lor magnetici. Câmpurile magnetice intense accelerează particulele până aproape de viteza luminii, creând fascicule de unde radio care strălucesc în spațiu precum farurile cosmice. Cu o precizie asemănătoare ceasului, pulsarii se rotește până la mii de ori pe secundă, creând un impuls previzibil atunci când fasciculele se strecoară pe Pământ. Nucleele compacte ale stelelor moarte înghesuie mai multă masă decât soarele nostru în spațiul unui oraș și sunt cele mai compacte obiecte din univers - subiecte de testare ideale pentru teoria relativității generale.
"Pulsars pot oferi teste de gravitate care nu pot fi făcute în niciun alt mod", a declarat co-autorul Ingrid Stairs, de la Universitatea din Columbia Britanică din Vancouver, a declarat într-un comunicat. "Acesta este un exemplu mai frumos de astfel de test."
Relativitatea generală, pe care Albert Einstein a formulat-o pentru prima dată în 1915, descrie modul în care materia și energia deformează materialul spațiu-timp pentru a crea forța gravitației. Obiectele dense masive, cum ar fi pulsars, pot îndoi dramatic spațiul-timp. Dacă doi pulsars se găsesc orbitând unul pe celălalt, relativitatea generală prevede că pot crea o ușoară ondulare pe măsură ce se rotesc, ca un vârf cu rotire lentă. Această consecință a gravitației se numește precesie de spin relativist.
Când astronomii au descoperit PSR J1906 + 0746 în 2004, părea aproape orice alt pulsar, cu două fascicule polarizate, definite, vizibile la fiecare rotație. Dar, când steaua neutronului a fost observată a doua oară cu ani mai târziu, a apărut doar un fascicul. Analizând observațiile din 2004 până în 2018, echipa lui Desevignes a stabilit dispariția fasciculului fiind cauzată de precesiunea pulsarului.
Folosind cei 14 ani de date, au dezvoltat un model care se întinde pe 50 de ani și prezice cu exactitate dispariția și reapariția ambelor fascicule din precesie. Când au comparat modelul cu observația, rata de precesie s-a potrivit, cu doar 5% incertitudine. Datele erau în acord perfect cu teoria lui Einstein.
"Experimentul ne-a luat mult timp pentru a finaliza", a declarat Michael Kramer, directorul Institutului de fizică fundamentală al Institutului Max Planck în departamentul de cercetare Radio Astronomie. „Să fii răbdător și sârguincios a fost cu adevărat plătit”.
