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 rivistaScienza.
Utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO insieme ad altri radiotelescopi, John Antoniadis, 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 costituisce un eccellente banco di prova per fisica.
'Stavo osservando il sistema con il Very Large Telescope dell'ESO, alla ricerca di cambiamenti nella luce emessa dalla nana bianca causati dal suo movimento attorno alla pulsar', afferma Antoniadis. “Una rapida analisi sul posto mi ha fatto capire che la pulsar era piuttosto pesante. Ha una massa doppia del Sole, il che la rende la stella di neutroni più massiccia che conosciamo e anche un eccellente laboratorio per la fisica fondamentale».
La strana coppia è costituita da una stella di neutroni minuscola e insolitamente pesante 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 all'interno dei confini dell'area metropolitana di Denver; sono solo 20 chilometri di diametro o circa 12 miglia. La gravità su questa strana stella è più di 300 miliardi di volte più forte che sulla Terra. Al centro, dove l'intensa gravità comprime la materia ancora più strettamente insieme, un blocco di materia stellare delle dimensioni di una zolletta di zucchero peserebbe più di un miliardo di tonnellate. Solo altre tre pulsar al di fuori degli ammassi globulari ruotano più velocemente e hanno periodi più brevi.
J0348+0432 potrebbe facilmente adattarsi ai confini della maggior parte delle città americane, tra cui Denver, Colo. Vuoi vedere quanto è grande J0348+0432 rispetto alla tua città? Controlla questo strumento mappa . Ingrandisci o cerca la tua città, inserisci 10 km nel campo della distanza del raggio e fai clic su un punto sulla mappa. Credito: Google Maps
Inoltre, una nana bianca molto più grande, il nucleo estremamente caldo e bruciato di una stella simile al Sole, si muove intorno a J0348+0432 ogni 2,5 ore.
Di conseguenza, i radioastronomi Ryan Lynch e i colleghi che hanno scoperto la pulsar nel 2011, si sono resi conto che la coppia avrebbe consentito agli scienziati di testare teorie della gravità che prima non erano possibili. La teoria della relatività generale di Einstein descrive la gravità come una curvatura nello spaziotempo. Come una palla da bowling annidata in un lenzuolo teso, lo spaziotempo si piega e si deforma in presenza di massa ed energia. La teoria, pubblicata nel 1916, ha superato tutti i test fino a essere la spiegazione più semplice per i fenomeni astronomici osservati. Altre teorie sulla gravità fanno previsioni diverse ma queste differenze si rivelerebbero solo in campi gravitazionali estremamente forti non presenti nel nostro sistema solare. J0348+0432 ha offerto l'opportunità di studiare in dettaglio la teoria di Einstein.
Caricamento lettore...Questo video mostra l'impressione artistica dell'esotico oggetto doppio noto come PSR J0348+0432. Questo sistema sta irradiando radiazioni gravitazionali, o increspature, nello spaziotempo. 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 della nana bianca dal Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale con i tempi precisi della pulsar di altri radiotelescopi, tra cui il Green Bank Telescope in West Virginia, il radiotelescopio da 100 metri Effelsberg in Germania e l'Osservatorio di Arecibo a Porto Rico. Gli astronomi prevedono che binari di pulsar così vicini irradiano onde gravitazionali e perdono minuscole quantità di energia nel tempo, causando un leggero cambiamento del periodo orbitale della compagna nana bianca. Gli astronomi hanno scoperto che le previsioni per questo cambiamento corrispondevano strettamente a quelle della relatività generale, mentre le teorie in competizione 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
Giornale Astrofisico: Drift-scan Survey II del Green Bank Telescope 350 MHz: analisi dei dati e tempistica di 10 nuove pulsar, incluso un binario relativistico
Aspen Center for Physics Physical Application of Millisecond Pulsars meeting gennaio 2013: The Compact Relativistic Binary PSR J0348+0432
