يساعد المختبر الفريد والغريب على بعد حوالي 6800 سنة ضوئية من الأرض علماء الفلك في الأرض على اختبار نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة بطرق لم تكن ممكنة حتى الآن. إن الملاحظات تتطابق تمامًا مع التنبؤات من النسبية العامة ، كما يقول العلماء في ورقة ستنشر في عدد 26 أبريل من المجلة.علم.
باستخدام تلسكوب ESO الكبير جدًا جنبًا إلى جنب مع التلسكوبات الراديوية الأخرى ، يقول جون أنتونيادس ، طالب الدكتوراه في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIfR) في بون والمؤلف الرئيسي للورقة ، إن زوج النجوم الغريب يشكل حالة اختبار ممتازة لـ الفيزياء.
يقول أنطونيادس: 'كنت أراقب النظام بواسطة تلسكوب كبير جدًا من ESO ، أبحث عن التغيرات في الضوء المنبعث من القزم الأبيض بسبب حركته حول النجم النابض'. 'جعلني التحليل السريع في الموقع أدرك أن النجم النابض كان ثقيل الوزن إلى حد ما. إنها ضعف كتلة الشمس ، مما يجعلها أضخم نجم نيوتروني نعرفه ومختبرًا ممتازًا للفيزياء الأساسية '.
يتكون الزوج الغريب من نجم نيوتروني صغير وثقيل بشكل غير عادي يدور 25 مرة في الثانية. النجم النابض المسمى PSR J0348 + 0432 هو بقايا انفجار مستعر أعظم. يبلغ وزن النجم النابض ضعف ثقل شمسنا ، ويتناسب مع حدود منطقة دنفر الحضرية ؛ يبلغ عرضه 20 كيلومترًا فقط أو حوالي 12 ميلاً. جاذبية هذا النجم الغريب أقوى بـ300 مليار مرة من جاذبية الأرض. في مركزها ، حيث تضغط الجاذبية الشديدة على المادة معًا بشكل أكثر إحكامًا ، فإن كتلة بحجم مكعب السكر من مادة النجوم تزن أكثر من مليار طن. فقط ثلاثة من النجوم النابضة الأخرى خارج العناقيد الكروية تدور بشكل أسرع ولها فترات أقصر.
يمكن أن تناسب J0348 + 0432 بسهولة حدود معظم المدن الأمريكية ، بما في ذلك دنفر ، كولورادو. هل تريد أن ترى مدى حجم J0348 + 0432 مقارنة بمدينتك؟ ألق نظرة على هذا أداة الخريطة . تكبير أو البحث عن مدينتك ، أدخل 10 كم في حقل مسافة نصف القطر ، وانقر على نقطة على الخريطة. الائتمان: خرائط جوجل
بالإضافة إلى ذلك ، فإن قزمًا أبيض أكبر بكثير ، وهو النواة شديدة الحرارة والمحترقة لنجم شبيه بالشمس ، يجلد حول J0348 + 0432 كل 2.5 ساعة.
نتيجة لذلك ، أدرك علماء الفلك الراديوي رايان لينش وزملاؤه الذين اكتشفوا النجم النابض في عام 2011 ، أن الزوجين سيمكنان العلماء من اختبار نظريات الجاذبية التي لم تكن ممكنة من قبل. تصف نظرية النسبية العامة لأينشتاين الجاذبية على أنها انحناء في الزمكان. مثل كرة البولينج الموضوعة في ملاءة سرير ممدودة ، ينحني الزمكان والالتواء في وجود الكتلة والطاقة. صمدت النظرية ، التي نُشرت عام 1916 ، أمام جميع الاختبارات حتى الآن باعتبارها أبسط تفسير للظواهر الفلكية المرصودة. نظريات الجاذبية الأخرى تقدم تنبؤات مختلفة ، لكن هذه الاختلافات ستكشف عن نفسها فقط في مجالات جاذبية قوية للغاية غير موجودة داخل نظامنا الشمسي. عرضت J0348 + 0432 الفرصة لدراسة نظرية أينشتاين بالتفصيل.
جارٍ تحميل اللاعب ...
يعرض هذا الفيديو انطباع فنان عن الكائن المزدوج الغريب المعروف باسم PSR J0348 + 0432. هذا النظام يشع إشعاع الجاذبية ، أو تموجات ، في الزمكان. على الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن اكتشافها مباشرة من قبل علماء الفلك على الأرض ، إلا أنه يمكن اكتشافها بشكل غير مباشر عن طريق قياس التغيير في مدار النظام لأنه يفقد الطاقة. الائتمان: ESO / L.Calçada
قام فريق أنطونيادس بدمج ملاحظات القزم الأبيض من التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي مع التوقيت الدقيق للنجم النابض من التلسكوبات الراديوية الأخرى ، بما في ذلك تلسكوب جرين بانك في فيرجينيا الغربية ، تلسكوب إيفيلسبيرج الراديوي 100 متر في ألمانيا ، ومرصد أريسيبو في بورتوريكو. يتنبأ علماء الفلك بأن مثل هذه الثنائيات القريبة من النجوم النابضة تشع موجات الجاذبية وتفقد كميات دقيقة من الطاقة بمرور الوقت مما يتسبب في تغير طفيف في الفترة المدارية للقزم الأبيض المرافق. وجد علماء الفلك أن تنبؤات هذا التغيير تتطابق بشكل وثيق مع تلك الخاصة بالنسبية العامة بينما كانت النظريات المتنافسة مختلفة.
صرح باولو فريري ، عضو آخر في الفريق ، في البيان الصحفي قائلاً: 'كانت ملاحظاتنا الراديوية دقيقة جدًا لدرجة أننا تمكنا بالفعل من قياس التغيير في الفترة المدارية بمقدار 8 ملايين من الثانية في السنة ، وهو بالضبط ما تتوقعه نظرية أينشتاين'.
مصادر:
ESO: كان أينشتاين على حق - حتى الآن
مجلة الفيزياء الفلكية: تلسكوب Green Bank 350 MHz Drift-scan Survey II: تحليل البيانات وتوقيت 10 نجوم نابضة جديدة ، بما في ذلك ثنائي نسبي
مركز آسبن للتطبيق الفيزيائي للفيزياء للنجوم النابضة الملي ثانية ، اجتماع يناير 2013: الثنائي النسبي المضغوط PSR J0348 + 0432
