Einsteinova teorija opće relativnosti još jednom je potvrđena, ovaj put u kolebanju pulsara na 25.000 svjetlosnih godina od Zemlje. Tijekom razdoblja od 14 godina, astronomi su promatrali rotirajuću neutronsku zvijezdu PSR J1906 + 0746.
Njihov cilj? Proučavati kolebanje, odnosno precesiju, dva pulsara dok se kreću u orbiti, rijetka je pojava predviđena općom relativnošću.
Astronomi, predvođeni Gregoryjem Desvignesom iz Instituta Max Planck za radio astronomiju u Bonnu u Njemačkoj, objavili su svoje rezultate u broju od 6. rujna časopisa Science. Njihova otkrića mogla bi pomoći procijeniti broj tih takozvanih binarnih pulsara u našoj galaksiji i brzinu spajanja neutronskih zvijezda, koji bi mogli proizvesti gravitacijske valove (također predviđene relativnošću) koji se mogu promatrati na Zemlji.
Pulsari se brzo okreću neutronskim zvijezdama koje zrače mlazom nabijenih čestica sa svojih magnetskih polova. Intenzivna magnetska polja ubrzavaju čestice do skoro brzine svjetlosti, stvarajući zrake radio valova koji svjetlucaju u prostor poput kozmičkih svjetionika. Sa preciznošću nalik na sat, pulsari se okreću tisućama puta u sekundi, stvarajući predvidljiv puls kada zrake zamahnu Zemljom. Kompaktne jezgre mrtvih zvijezda strše više mase od našeg sunca u prostor grada i najkompaktniji su predmeti u svemiru - idealni ispitni predmeti za teoriju opće relativnosti.
"Pulsari mogu pružiti testove gravitacije koji se ne mogu učiniti na bilo koji drugi način", izjavila je koautorica Ingrid Stairs sa Sveučilišta u Britanskoj Columbiji u Vancouveru. "Ovo je još jedan lijepi primjer takvog testa."
Opća relativnost, koju je Albert Einstein prvi put formulirao 1915., opisuje kako materija i energija iskrivljuju tkaninu prostora-vremena da bi stvorili silu gravitacije. Masivni gusti predmeti, poput pulsara, mogu dramatično savijati prostor-vrijeme. Ako se dva pulsara nađu u orbiti oko sebe, opća relativnost predviđa da mogu stvoriti lagano njihanje dok se okreću, poput pola s rotirajućim vrhom. Ova posljedica gravitacije naziva se relativistička spin recesija.
Kada su astronomi otkrili PSR J1906 + 0746 2004. godine, izgledao je kao gotovo svaki drugi pulsar, s dvije određene, polarizirane zrake vidljive pri svakoj rotaciji. No, kad se neutronska zvijezda drugi put opazila godinama kasnije, pojavio se samo jedan snop. Prolazeći kroz opažanja od 2004. do 2018. godine, Desevignesov tim utvrdio je da je nestanak snopa uzrokovan precesijom pulsara.
Koristeći podatke iz 14 godina, razvili su model u rasponu od 50 godina i precizno predvidjeli nestanak i ponovno pojavljivanje dviju greda iz precesije. Kad su usporedili model s promatranjem, stopa precesije se podudarala sa samo 5% nesigurnosti. Podaci su se u potpunosti slagali s Einsteinovom teorijom.
"Eksperiment nam je trebao dugo da dovršimo," rekao je Michael Kramer, direktor fundamentalne fizike Instituta Max Planck u istraživačkom odjelu Radio Astronomije. "Strpljivost i marljivost zaista su se isplatili."
