Un laboratorio unico ed esotico a circa 6.800 anni luce dalla Terra sta aiutando gli astronomi terrestri a testare la teoria della relatività generale di Albert Einstein in modi finora impossibili. E le osservazioni corrispondono esattamente alle previsioni della relatività generale, affermano gli scienziati in un articolo che sarà pubblicato nel numero del 26 aprile della rivista Scienza.
Utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO insieme ad altri radiotelescopi, John Antoniadis, uno studente di dottorato presso il Max Planck Institute for radio Astronomy (MPIfR) di Bonn e autore principale dell'articolo, afferma che la bizzarra coppia di stelle è un eccellente test case per fisica.
"Stavo osservando il sistema con Very Large Telescope dell'ESO, cercando i cambiamenti nella luce emessa dal nano bianco causati dal suo movimento attorno alla pulsar", afferma Antoniadis. “Una rapida analisi sul posto mi ha fatto capire che la pulsar era piuttosto pesante. È il doppio della massa del Sole, rendendola la stella di neutroni più massiccia che conosciamo e anche un eccellente laboratorio per la fisica fondamentale. "
La strana coppia è costituita da una piccola e insolitamente pesante stella di neutroni che ruota 25 volte al secondo. La pulsar, denominata PSR J0348 + 0432 è i resti di un'esplosione di supernova. Due volte più pesante del nostro Sole, la pulsar si adatterebbe ai confini dell'area metropolitana di Denver; è lungo solo 20 chilometri o circa 12 miglia. La gravità su questa strana stella è più di 300 miliardi di volte più forte della Terra. Al suo centro, dove la gravità intensa stringe la materia ancora più strettamente insieme, un blocco di stelle di dimensioni cubiche di zucchero peserebbe più di un miliardo di tonnellate. Solo tre altre pulsar esterne ai cluster globulari ruotano più velocemente e hanno periodi più brevi.
Inoltre, una nana bianca molto più grande, il nucleo estremamente caldo e bruciato di una stella simile al Sole, gira intorno a J0348 + 0432 ogni 2,5 ore.
Di conseguenza, i radioastronomi Ryan Lynch e i colleghi che hanno scoperto la pulsar nel 2011, hanno capito che la coppia avrebbe permesso agli scienziati di testare teorie di gravità che prima non erano possibili. La teoria generale della relatività di Einstein descrive la gravità come una curvatura nello spazio-tempo. Come una palla da bowling incastonata in un lenzuolo allungato, lo spazio-tempo si piega e si deforma in presenza di massa ed energia. La teoria, pubblicata nel 1916, ha resistito a tutti i test fino alla spiegazione più semplice dei fenomeni astronomici osservati. Altre teorie della gravità fanno previsioni diverse ma queste differenze si rivelerebbero solo in campi gravitazionali estremamente forti che non si trovano nel nostro sistema solare. J0348 + 0432 ha offerto l'opportunità di studiare in dettaglio la teoria di Einstein.
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Questo video mostra l'impressione di un artista del doppio oggetto esotico noto come PSR J0348 + 0432. Questo sistema irradia radiazioni gravitazionali o increspature nello spazio-tempo. Sebbene queste onde non possano ancora essere rilevate direttamente dagli astronomi sulla Terra, possono essere rilevate indirettamente misurando il cambiamento nell'orbita del sistema mentre perde energia. Credito: ESO / L.Calçada
Il team di Antoniadis ha combinato le osservazioni del nano bianco del Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale con il tempo preciso della pulsar di altri radiotelescopi, tra cui il Green Bank Telescope nella Virginia occidentale, il radiotelescopio Effelsberg da 100 metri in Germania e l'Osservatorio di Arecibo a Puerto Rico. Gli astronomi prevedono che binari pulsar così ravvicinati irradiano onde di gravità e perdono minime quantità di energia nel tempo, causando un leggero cambiamento del periodo orbitale del compagno nano bianco. Gli astronomi hanno scoperto che le previsioni per questo cambiamento corrispondevano strettamente a quelle della relatività generale mentre le teorie concorrenti erano diverse.
"Le nostre osservazioni radio erano così precise che siamo già stati in grado di misurare un cambiamento nel periodo orbitale di 8 milionesimi di secondo all'anno, esattamente ciò che prevede la teoria di Einstein", afferma Paulo Freire, un altro membro del team, nel comunicato stampa.
fonti:
ESO: Einstein aveva ragione - finora
Diario astrofisico: The Green Bank Telescope 350 MHz Drift-scan Survey II: analisi dei dati e tempistica di 10 nuove pulsar, incluso un binario relativistico
Aspen Center for Physics Physical Application of Millisecond Pulsars meeting of gennaio 2013: The Compact Relativistic Binary PSR J0348 + 0432
