eso1319no — Pressemelding

Rekordtung pulsar gir Einstein rett – enn så lenge

25 April 2013

Ved hjelp av ESOs Very Large Telescope og radioteleskoper verden over har astronomer oppdaget og studert et meget underlig stjernepar. Det består av den mest massive nøytronstjerne man kjenner til, og en omkretsende hvit dverg. Denne spesielle dobbeltstjernen gjør det mulig å teste Einsteins gravitasjonsteori – den generelle relativitetsteorien – på måter vi ikke har kunnet tidligere. De nye observasjonene passer så langt perfekt med forutsigelsene fra den generelle relativitetsteorien og stemmer ikke overens med enkelte alternative teorier. Resultatene presenteres i journalen Science 26. april 2013.

Et internasjonalt astronomteam har oppdaget en eksotisk dobbeltstjerne som består av en ørliten, men massiv nøytronstjerne som roterer om sin egen akse hele 25 ganger i sekundet, og en hvit dverg som kretser rundt førstnevnte med en omløpstid på to og en halv time. Nøytronstjernen er en pulsar, og radiostrålingen den sender ut, kan registreres av radioteleskoper her på Jorda. Selv om dette snodige paret er meget interessant i seg selv, utgjør det også et unikt laboratorium for å teste grensene for ulike teorier i fysikken.

Pulsaren kalles PSR J0348+0432 og er restene etter en supernovaeksplosjon. Den er dobbelt så massiv som Sola, men kun 20 km i diameter. Gravitasjonen ved overflaten er mer enn 300 milliarder ganger sterkere enn her på Jorda, og i sentrum av objektet veier et sukkerbitstort volum over en milliard tonn. Den ledsagende hvite dvergen er heller ingen vanlig stjerne; dette er resten etter en mye lettere stjerne som har mistet sin atmosfære og nå avkjøles sakte. Den er på størrelse med Jorda og utstråler sin opplagrede varme.

"Jeg observerte systemet med ESOs Very Large Telescope og var på utkikk etter endringer i lyset fra den hvite dvergen forårsaket av dens raske bevegelse rundt pulsaren," forklarer John Antoniadis, som er PhD-student ved Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) i Bonn og hovedforfatter av forskningsartikkelen. "Jeg gjorde en kjapp analyse der og da og innså at pulsaren var litt av en tungvekter. Den er to ganger mer massiv enn Sola, noe som gjør objektet til den mest massive nøytronstjerne vi kjenner til. Den er derfor et utmerket laboratorium for å teste grunnleggende fysikkteorier."

Einsteins generelle relativitetsteori, som forklarer gravitasjon som en følge av at tidrommet krummes og "deformeres" i nærvær av masse og energi, har bestått alle tester siden den ble lansert for nesten et århundre siden. Men den kan ikke være den endelige forklaring, siden det finnes ekstreme tilfeller der den bryter sammen [1].

Fysikere har utviklet andre teorier for gravitasjonen, og disse kommer med andre forutsigelser enn det den generelle relativitetsteori gjør. I enkelte av de alternative teoriene vil forskjellene bare vise seg i ekstremt sterke gravitasjonsfelt – mye sterkere enn de vi finner i solsystemet vårt. PSR J0348+0432 er virkelig et ekstremt objekt når det gjelder gravitasjon, selv sammenlignet med andre pulsarer som er anvendt i svært nøyaktige tester av Einsteins generelle relativitetsteori [2]. I så sterke gravitasjonsfelt kan små masseøkninger medføre store endringer i tidrommet omkring slike objekter. Hittil har ikke astronomer visst hva som skjer i nærheten av en så massiv nøytronstjerne som PSR J0348+0432. Nå kan forskerne derimot sette ulike gravitasjonsteorier på prøve på en måte man aldri har gjort før.

Forskerteamet observerte den hvite dvergen med Very Large Telescope (VLT) og kombinerte dataene med svært presise målinger av pulsarens radiopulser utført med tre forskjellige radioteleskoper [3]. En slik tett dobbeltstjerne sender ut gravitasjonsbølger og mister derfor energi, noe som medfører at objektenes omløpsperiode avtar ørlite grann. Poenget er at den generelle relativitetsteorien og de konkurrerende teoriene kommer med ulike forutsigelser når det gjelder størrelsen på denne endringen.

"Radioobservasjonene våre er så nøyaktige at vi allerede har kunnet måle en endring i omløpsperioden på 8 milliontedels sekund per år. Det er eksakt hva Einsteins teori forutsier," sier teammedlem Paulo Freire. 

Dette er bare begynnelsen på en rekke grundige undersøkelser av dette unike objektet. Astronomer vil i tiden framover bruke dobbeltstjernen til å gjennomføre enda mer presise tester av den generelle relativitetsteorien.

Fotnoter

[1] Den generelle relativitetsteorien er ikke forenlig med kvantemekanikken, den andre store fysikkteori fra 1900-tallet. Dessuten, i relativitetsteorien dukker i visse tilfeller singulariteter opp, der enkelte egenskaper går mot uendelig, slik tilfellet er i sentrum av et sort hull (uendelig stor tetthet og gravitasjon).

[2] Joseph Hooton Taylor Jr. og Russell Hulse mottok i 1993 Nobelprisen i fysikk for oppdagelsen av den første dobbeltpulsaren, PSR B1913+16. De gjorde presise målinger av endringene i egenskapene til dette bemerkelsesverdige objektet og viste at de passet perfekt med det den generelle relativitetsteorien forutsa, nemlig at systemet over tid tappes for energi i form av gravitasjonsbølger.

[3] Denne studien anvendte data fra radioteleskopene ved Effelsberg, Arecibo og Green Bank, i tillegg til observasjoner med ESOs Very Large Telescope og William Herschel Telescope, som begge opererer i synlig lys.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Science 26. april 2013: "A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Orbit" av John Antoniadis et al.

Forskerteamet består av John Antoniadis (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Tyskland), Paulo C. C. Freire (MPIfR), Norbert Wex (MPIfR), Thomas M. Tauris (Argelander Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland; MPIfR), Ryan S. Lynch (McGill University, Montreal, Canada), Marten H. van Kerkwijk (University of Toronto, Canada), Michael Kramer (MPIfR; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, Storbritannia), Cees Bassa (Jodrell Bank), Vik S. Dhillon (University of Sheffield, Storbritannia), Thomas Driebe (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bonn, Tyskland), Jason W. T. Hessels (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Nederland; University of Amsterdam, Nederland), Victoria M. Kaspi (McGill University), Vladislav I. Kondratiev (ASTRON; Lebedev Physical Institute, Moscow, Russland), Norbert Langer (Argelander Institut für Astronomie), Thomas R. Marsh (University of Warwick, Storbritannia), Maura A. McLaughlin (West Virginia University), Timothy T. Pennucci (Department of Astronomy, University of Virginia) Scott M. Ransom (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA), Ingrid H. Stairs (University of British Columbia, Vancouver, Canada), Joeri van Leeuwen (ASTRON; University of Amsterdam), Joris P. W. Verbiest (MPIfR), og David G. Whelan (Department of Astronomy, University of Virginia).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

John Antoniadis
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49-228-525-181
E-post: jantoniadis@mpifr-bonn.mpg.de

Michael Kramer
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49-228-525-278
E-post: mkramer@mpifr-bonn.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1319 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.
Bookmark and Share

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1319no
Navn:PSR J0348+0432
Type:• Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star : Pulsar
Facility:Very Large Telescope
Science data:2013Sci...340..448A

Bilder

Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen

Videoer

Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen
Kunstnerisk framstilling av pulsaren PSR J0348+0432 og den omkretsende hvite dvergen

Se også