Einstein miał rację, przynajmniej na razie

Einstein miał rację, przynajmniej na razieOriginal Press Release
ESO-12Astronomowie wykorzystali teleskop ESO VLT, a także radioteleskopy rozsiane na całym świecie  by znaleźć, a następnie zbadać niezwykłą gwiezdną parę składającą się z najbardziej masywnej gwiazdy neutronowej jaką do tej pory odkryto, oraz krążącego wokół niej białego karła.

Obserwowałem system za pomocą teleskopu VLT, poszukując zmian w świetle emitowanym przez białego karła, spowodowanych jego ruchem wokół pulsara. Wstępne analizy uświadomiły mi, że pulsar należy do wagi ciężkiej. Ma masę dwukrotnie większą niż Słońce, co czyni go najmasywniejszą gwiazdą neutronową, jaką znamy, a także świetnym laboratorium do badań podstawowych praw fizyki

John Antoniadis
Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR)

Międzynarodowy zespół odkrył egzotyczny układ podwójny złożony z niewielkiej, ale nadzwyczajnie masywnej gwiazdy neutronowej, która obraca się 25 razy na sekundę, okrążanej co dwie i pół godziny przez białego karła. Gwiazda neutronowa jest pulsarem, który wysyła fale radiowe odbierane przez radioteleskopy na Ziemi. Para ta jest niezwykle interesująca sama w sobie, a dodatkowo stanowi unikalne laboratorium do testowania granic teorii fizycznych.

Pulsar nosi nazwę PSR J0348+0432 i jest pozostałością po wybuchu supernowej. Jest dwukrotnie masywniejszy od Słońca, przy średnicy zaledwie 20 kilometrów. Grawitacja na jego powierzchni jest ponad 300 miliardów razy silniejsza niż na Ziemi. Fragment jej materii o wielkości kostki cukru ważyłby na ziemi ponad miliard ton. Towarzyszem pulsara jest biały karzeł, który jest tylko nieco mniej egzotyczny; stanowi świecącą pozostałość po znacznie mniej masywnej gwieździe, która utraciła swoją atmosferę i powoli się ochładza.

Ogólna teoria względności Einsteina, która wyjaśnia grawitację jako konsekwencję zakrzywienia czasoprzestrzeni, wywołaną obecnością masy i energii, przetrwała wszystkie testy od momentu jej opublikowania prawie stulecie temu. Ale nie może być ostatecznym wyjaśnieniem i kiedyś musi ponieść porażkę (przynajmniej tak twierdzi autor publikacji 😉 ).

Fizycy proponują alternatywne teorie grawitacji, których przewidywania różnią się od ogólnej teorii względności. Dla niektórych z nich różnice te ujawniają się jedynie w ekstremalnie silnych polach grawitacyjnych, takich, których nie ma w Układzie Słonecznym. Pod względem grawitacji PSR J0348+0432 jest prawdziwie ekstremalnym obiektem, nawet w porównaniu do innych pulsarów, które były wykorzystywane do precyzyjnych testów ogólnej teorii względności Einsteina. W tego typu silnych polach grawitacyjnych mały wzrost masy może prowadzić do dużych zmian w czasoprzestrzeni wokół obiektu. Do tej pory astronomowie nie wiedzieli co wydarzy się w otoczeniu tak masywnej gwiazdy neutronowej, jak PSR J0348+0432. Jest to unikalna szansa na przeniesienie testów na nowy obszar.

Zespół połączył obserwacje białego karła za pomocą teleskopu VLT z precyzyjnym pomiarem czasu sygnałów pulsara przy użyciu radioteleskopów. Tak ciasny układ podwójny emituje fale grawitacyjne i traci energię. Powoduje to, że jest możliwy pomiar zmiany (skracania się) okresu orbitalnego, oraz porównanie uzyskanych pomiarów z przewidywaniami wynikającymi z ogólnej teorii względności oraz konkurencyjnych teorii.

„Nasze obserwacje radiowe były tak precyzyjne, że byliśmy w stanie zmierzyć zmianę okresu orbitalnego na poziomie 8 milionowych części sekundy na rok, czyli dokładnie tyle ile przewiduje teoria Einsteina”- mówi Paulo Freire, inny członek zespołu. To dopiero początek szczegółowych badań tego unikalnego obiektu. Wraz z upływem czasu astronomowie zamierzają wykorrzystać go do testowania ogólnej teorii względności z jeszcze większą precyzją.

Źródła:

Einstein Was Right — So Far

ESO-12Astronomers have used ESO’s Very Large Telescope, along with radio telescopes around the world, to find and study a bizarre stellar pair consisting of the most massive neutron star confirmed so far, orbited by a white dwarf star. This strange new binary allows tests of Einstein’s theory of gravity — general relativity — in ways that were not possible up to now. So far the new observations exactly agree with the predictions from general relativity and are inconsistent with some alternative theories. The results will appear in the journal Science on 26 April 2013.

An international team has discovered an exotic double object that consists of a tiny, but unusually heavy neutron star that spins 25 times each second, orbited every two and a half hours by a white dwarf star. The neutron star is a pulsar that is giving off radio waves that can be picked up on Earth by radio telescopes. Although this unusual pair is very interesting in its own right it is also a unique laboratory for testing the limits of physical theories.

This pulsar is named PSR J0348+0432 and is the remains of a supernova explosion. It is twice as heavy as the Sun, but just 20 kilometres across. The gravity at its surface is more than 300 billion times stronger than that on Earth and at its centre every sugar-cubed-sized volume has more than one billion tonnes of matter squeezed into it. Its companion white dwarf star is only slightly less exotic; it is the glowing remains of a much lighter star that has lost its atmosphere and is slowly cooling.

“I was observing the system with ESO’s Very Large Telescope, looking for changes in the light emitted from the white dwarf caused by its motion around the pulsar,” says John Antoniadis, a PhD student at the Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) in Bonn and lead author of the paper. “A quick on-the-spot analysis made me realise that the pulsar was quite a heavyweight. It is twice the mass of the Sun, making it the most massive neutron star that we know of and also an excellent laboratory for fundamental physics.”

Einstein’s general theory of relativity, which explains gravity as a consequence of the curvature of spacetime created by the presence of mass and energy, has withstood all tests since it was first published almost a century ago. But it cannot be the final explanation and must ultimately break down.

Physicists have devised other theories of gravity that make different predictions from general relativity. For some of these alternatives, these differences would only show up in extremely strong gravitational fields that cannot be found in the Solar System. In terms of gravity, PSR J0348+0432 is a truly extreme object, even compared to the other pulsars that have been used in high precision tests of Einstein’s general relativity. In such strong gravitational fields small increases in the mass can lead to large changes in the spacetime around such objects. Up to now astronomers had no idea what would happen in the presence of such a massive neutron star as PSR J0348+0432. It offers the unique opportunity to push tests into new territory.

The team combined Very Large Telescope observations of the white dwarf with very precise timing of the pulsar from radio telescopes . Such a close binary radiates gravitational waves and loses energy. This causes the orbital period to change very slightly and the predictions for this change from general relativity and other competing theories are different.

“Our radio observations were so precise that we have already been able to measure a change in the orbital period of 8 millionths of a second per year, exactly what Einstein’s theory predicts,” states Paulo Freire, another team member.

This is just the start of detailed studies of this unique object and astronomers will be using it to test general relativity to ever greater precision as time goes on.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *