Astronomi so s pomočjo 100-metrskega Green Bank Telescope (GBT), največjega popolnoma vodljivega radijskega teleskopa na svetu, odkrili edinstven trojni sistem zvezd, sestavljen iz dveh belih pritlikavk in zelo goste nevtronske zvezde, ki se vse skupaj nahajajo v območju manjšem kot je orbita Zemlje okrog Sonca. Narava tega sistema znanstvenikom omogoča, da zelo natančno preučujejo kompleksnost gravitacijskih interakcij.
"Ta trojni sistem zvezd predstavlja do danes najboljši vesoljski laboratorij za raziskovanje, kako deluje sistem treh teles in potencialno, ali lahko s proučevanjem tega sistema preverimo napovedi splošne teorije relativnosti v ekstremnih razmerah," je povedal Scott Ransom iz National Radio Astronomy Observatory (NRAO), vodja raziskave, ki je bila nedavno objavljena v reviji Nature.
Diplomski študent Jason Boyles iz West Virginia University je pulzar našel med iskanjem po arhivskih posnetkih, napravljenih z radijskim teleskopom GBT. Pulzarji so hitro vrteče se nevtronske zvezde, ki sevajo radijsko svetlobo v dveh nasprotno usmerjenih curkih. Odkriti pulzar je od nas oddaljen 4200 svetlobnih let in se vrti s kotno hitrostjo 366 obratov na sekundo. Tako hitro vrteči se pulzarji se imenujejo milisekundni pulzarji, in so zelo uporabno orodje za različne "eksotične" raziskave, kot npr. raziskave na področju gravitacijskih valov. Opazovanja so pokazala, da se ta milisekundni pulzar nahaja v tesni orbiti z belo pritlikavko, ta par pa se prav tako nahaja v krožni orbiti s še eno belo pritlikavko, ki je oddaljena približno 1 astronomsko enoto.
"To je prvi milisekundni pulzar odkrit v trojnem sistemu, in takoj smo spoznali da tak sistem nudi izjemno priložnost za testiranje narave gravitacije," je povedal Scott Ransom. Astronomi so po odkritju začeli z intenzivnimi programi opazovanja z radijskimi teleskopi GBT (West Virginia), Arecibo (Puerto Rico) in Westerbork Synthesis (Nizozemska). Prav tako so sistem preučili v drugih valovnih dolžinah, z uporabo podatkov iz pregleda neba Sloan, s satelitom GALEX, s 3.5 metrskim optičnim teleskopom WIYN (Kitt Peak, Arizona) in z vesoljskim teleskopom Spitzer.
"Gravitacijske perturbacije, ki bi jih eden od objektov v sistemu lahko povzročil na drugih objektih, so zelo močne," pravi Ransom. "Milisekundni pulzar služi kot izjemno orodje za merjenje teh perturbacij z zelo veliko natančnostjo." Z zelo natančnim beleženjem časov prihodov radijskih pulzov so znanstveniki lahko natančno izračunali geometrijo sistema in mase vseh zvezd v sistemu. "Napravili smo ene najbolj natančnih meritev mas v astrofiziki," je povedala Anne Archibald (Netherlands Institute for Radio Astronomy). "Nekatere naše meritve relativnih položajev zvezd v sistemu so natančne na nekaj sto metrov." Astronomka Anne Archibald je vodila izdelavo računalniške simulacije, ki iz meritev določi parametre sistema in napove njegovo gibanje.
Glede na natančnost te meritve znanstveniki pravijo, da ta sistem ponuja priložnost za raziskovanje pravilnosti splošne teorije relativnosti in teorije gravitacije. Kot pravijo, naj bi s proučevanjem tega sistema ugotovili, ali velja t.i. princip ekvivalence, ki pravi, da gravitacijski vpliv na telo ni odvisen od narave oziroma strukture telesa. Glede na princip ekvivalence bi pričakovali, da bo gravitacijski vpliv zunanje bele pritlikavke identičen na obe notranji zvezdi, torej notranjo belo pritlikavko in nevtronsko zvezdo. Če ta princip ne bi držal, bi bil gravitacijski vpliv na obe notranji zvezdi malenkost drugačen, kar bi se poznalo pri meritvah časov prihoda radijskih pulzov. Znanstveniki v članku domnevajo, da bi lahko "odstopanja od ekvivalenčnega principa v tem sistemu služila kot povod za iskanje nove teorije gravitacije," kot je povedala Ingrid Stairs (University of British Columbia) [1].
Vodja raziskave Scott Ransom je sklenil: "To je v mnogih pogledih izredno očarljiv sistem, ki je poleg vsega moral imeti zelo burno in nenavadno zgodovino nastanka, in mnogo dela nas še čaka da bi ga popolnoma razumeli."
[1] Vsi fiziki pa se ne strinjajo s takšno razlago. Češki teoretični fizik in spletni komentator Luboš Motl v svojem blogu pravi, da avtorji članka nekoliko neposrečeno poudarjajo princip ekvivalence, saj opaženi sistem ne ponuja direktne možnosti preverbe le tega. Tudi, če bi v sistemu opazili odstopanja od teoretičnih napovedi splošne teorije relativnosti, bi te verjetno lahko pojasnili z mnogo manj drastičnimi spremembami teorije, kot je kršitev principa ekvivalence, ki bije v njenem jedru. Ker gre za kompleksen sistem treh teles lahko obstaja mnogo bolj naravnih razlag za morebitna odstopanja od teoretičnih napovedi. Poleg tega je princip ekvivalence nujen pogoj za kompatibilnost teorije gravitacije in kvantne mehanike, še pravi Luboš.
Vir: Nature, NRAO, Green Bank Telescope