Igen, Einstein! Wobbling Pulsar bekræfter generel relativitet



Einsteins teori om generel relativitet er blevet bekræftet endnu en gang, denne gang i vuglingen af ​​en pulsar 25.000 lysår fra Jorden. I løbet af 14 år observerede astronomer den roterende neutronstjerne PSR J1906 + 0746.

Deres mål? At studere wobble eller præcession af to pulsarer, når de kredser om hinanden, er et sjældent fænomen forudsagt af generel relativitet.

Astronomerne ledet af Gregory Desvignes fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet 6. september af tidsskriftet Videnskab. Deres fund kunne hjælpe med at estimere antallet af disse såkaldte binære pulsarer i vores galakse og hastigheden af ​​neutronstjernefusioner, som muligvis producerer tyngdekraftsbølger (også forudsagt af relativitet), der kan observeres på Jorden.

Relaterede: 8 måder, du kan se Einsteins relativitetsteori i det virkelige liv

Pulsarer roterer hurtigt neutronstjerner at stråler af ladede partikler fra deres magnetiske poler. Intense magnetfelter accelererer partiklerne til næsten lysets hastighed, hvilket skaber stråler af radiobølger, der skinner ud i rummet kosmiske fyrtårne. Med urlignende præcision roterer pulsarer op til tusinder af gange i sekundet, hvilket skaber en forudsigelig puls, når bjælkerne fejer hen over Jorden. De døde stjerners kompakte kerner presser mere masse end vores sol ind i en bys rum og er de mest kompakte genstande i universet – ideelle testemner til teorien om generel relativitet.

"Pulsarer kan levere tyngdekontrol, der ikke kan udføres på anden måde," studerer medforfatter Ingrid Stairs fra University of British Columbia i Vancouver, sagde det i en erklæring. "Dette er et mere smukt eksempel på en sådan test."

Generel relativitet, som Albert Einstein først formulerede i 1915, beskriver, hvordan stof og energi fordrejer rumtidsstrukturen for at skabe tyngdekraften. Massive tætte genstande, såsom pulsarer, kan dramatisk bøje rum-tid. Hvis to pulsarer befinder sig i kredsløb om hinanden, forudsiger den generelle relativitet, at de kan skabe en lille slingring, når de roterer, som en langsomt roterende top. Denne konsekvens af tyngdekraften kaldes relativistisk spin-præcession.

Da astronomer opdagede PSR J1906 + 0746 i 2004, så det ud som næsten enhver anden pulsar med to konkrete, polariserede bjælker synlige hver rotation. Men da neutronstjernen blev observeret en anden gang år senere, optrådte kun en stråle. Efter at have gennemgået observationer fra 2004 til 2018, bestemte Desevignes 'hold, at bjælken forsvandt var forårsaget af pulsars præcession.

Ved hjælp af de 14 år med data udviklede de en model, der strækker sig over 50 år og præcist forudsagde forsvinden og gentagelsen af ​​begge bjælker fra præcessionen. Da de sammenlignede modellen med observation, matchede præcessionshastigheden med kun 5% usikkerhed. Dataene var i perfekt overensstemmelse med Einsteins teori.

"Eksperimentet tog os lang tid at gennemføre," Michael Kramer, direktør for Max Planck Instituttets grundlæggende fysik i forskningsafdeling for radioastronomi, sagde det i en erklæring. "At være tålmodig og flittig har virkelig betalt sig."