La teoria della relatività generale di Einstein è stata ancora una volta confermata, questa volta nel traballare di una pulsar a 25.000 anni luce dalla Terra. Nell'arco di 14 anni, gli astronomi hanno osservato la stella di neutroni rotante PSR J1906 + 0746.
Il loro obiettivo? Studiare l'oscillazione, o precessione, di due pulsar mentre orbitano l'una attorno all'altra, un fenomeno raro predetto dalla relatività generale.
Gli astronomi, guidati da Gregory Desvignes del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, hanno pubblicato i loro risultati nel numero del 6 settembre della rivista Science. I loro risultati potrebbero aiutare a stimare il numero di queste cosiddette pulsar binarie nella nostra galassia e il tasso di fusioni di stelle di neutroni, che potrebbero produrre onde gravitazionali (anche predette dalla relatività) che possono essere osservate sulla Terra.
Le pulsar stanno rapidamente ruotando stelle di neutroni che irradiano getti di particelle cariche dai loro poli magnetici. Intensi campi magnetici accelerano le particelle quasi alla velocità della luce, creando raggi di onde radio che brillano nello spazio come fari cosmici. Con una precisione simile all'orologio, le pulsar ruotano fino a migliaia di volte al secondo, creando un impulso prevedibile quando i raggi si diffondono sulla Terra. I nuclei compatti delle stelle morte stipano più massa del nostro sole nello spazio di una città e sono gli oggetti più compatti nell'universo - soggetti ideali per la teoria della relatività generale.
"Le pulsar possono fornire prove di gravità che non possono essere eseguite in nessun altro modo", ha dichiarato in una nota il co-autore Ingrid Stairs, dell'Università della British Columbia a Vancouver. "Questo è un altro bellissimo esempio di tale test."
La relatività generale, che Albert Einstein formulò per la prima volta nel 1915, descrive come la materia e l'energia deformino il tessuto dello spazio-tempo per creare la forza di gravità. Oggetti densi e massicci, come le pulsar, possono piegare in modo drammatico lo spazio-tempo. Se due pulsar si trovano in orbita l'una attorno all'altra, la relatività generale prevede che possano creare una leggera oscillazione mentre ruotano, come una trottola che gira lentamente. Questa conseguenza della gravità è chiamata precessione di spin relativistico.
Quando gli astronomi hanno scoperto PSR J1906 + 0746 nel 2004, sembrava quasi ogni altra pulsar, con due raggi definiti e polarizzati visibili ad ogni rotazione. Ma, quando la stella di neutroni fu osservata una seconda volta anni dopo, apparve solo un raggio. Analizzando le osservazioni dal 2004 al 2018, il team di Desevignes ha determinato che la scomparsa del raggio era causata dalla precessione della pulsar.
Utilizzando i 14 anni di dati, hanno sviluppato un modello che dura da 50 anni e prevede con precisione la scomparsa e la ricomparsa di entrambi i raggi dalla precessione. Quando hanno confrontato il modello con l'osservazione, il tasso di precessione corrispondeva, con solo il 5% di incertezza. I dati erano in perfetto accordo con la teoria di Einstein.
"Per completare l'esperimento ci è voluto molto tempo", ha dichiarato Michael Kramer, direttore del dipartimento di ricerca di Fisica fondamentale del Max Planck Institute in Radio Astronomia. "Essere pazienti e diligenti ha davvero ripagato."
