Pressmeddelande
Tung pulsar ger Einstein rätt - än så länge
25 april 2013
Astronomer har använt ESO:s Very Large Telescope (VLT), tillsammans med radioteleskop över hela världen, för att hitta och studera två mycket underliga stjärnor. Stjärnparet består av den tyngsta neutronstjärna man hittills har hittat, och en vit dvärgstjärna som kretsar omkring den. Denna underliga dubbelstjärna låter forskarna testa Einsteins gravitationsteori - den allmänna relativitetsteorin - på nya sätt som tidigare inte varit möjliga. Än så länge överensstämmer de nya observationerna perfekt med förutsägelserna från den allmänna relativitetsteorin, och stämmer inte med vissa andra alternativa teorier. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Science den 26 april 2013.
Ett internationellt team har upptäckt en dubbelstjärna med två exotiska medlemmar. Den ena är en liten men ovanligt tung neutronstjärna, som snurrar runt sin egen axel 25 gånger per sekund. Runt den kretsar en vit dvärgstjärna med en omloppstid på två och en halv timme. Neutronstjärnan är också en pulsar: den skickar ut radiovågor som kan mätas upp på jorden av radioteleskop. Det här ovanliga paret är intressant i sin egen rätt, men det är också ett unikt laboratorium där forskare kan testa gränserna för fysikens teorier.
Pulsaren, som kallas PSR J0348+0432, är återstoden av en exploderad supernova. Den är två gånger tyngre än solen, men bara 20 kilometer stor. Gravitationskraften på dess yta är mer än 300 miljarder gånger starkare än på jordens. I dess mitt skulle en volym stor som en sockerbit ha en massa på över en miljard ton. Dess följeslagare, den vita dvärgstjärnan, är lite mindre exotisk; den är en långsamt kallnande rest efter en lättare stjärna som tappat sin atmosfär.
Doktoranden John Antoniadis vid Max Planck-institutet för radioastronomi (MPIfR) i Bonn har lett studien:
- Jag höll på att observera det här systemet med ESO:s Very Large Telescope och letade efter ändringar i ljuset från den vita dvärgen som skulle orsakas av rörelsen runt pulsaren. Vid en snabb analys gick det upp för mig att pulsaren var en riktig tungviktare. Den har dubbelt så stor massa som solen, vilket gör den till den mest massiva neutronstjärnan vi känner till, men också ett utmärkt laboratorium för att studera fundamental fysik, säger han.
Einsteins allmänna relativitetsteori, som förklarar gravitationen som en konsekvens av att rumtiden kröks av närvaron av massa och energi, har stått emot alla tester sedan den publicerades för nästan ett århundrade sedan. Men fysikerna vet att det inte är den slutgiltiga teorin för att förklara allt och att det kommer att finnas tillfällen där den helt enkelt inte fungerar [1].
Fysiker har även lagt fram andra alternativa teorier för gravitationen med förutsägelser som skiljer sig från dem från den allmänna relativitetsteorin. För vissa av dessa alternativa teorier skulle bara dessa skillnader visa sig i extremt starka gravitationsfält, så starka att man inte kan hitta dem i vårt solsystem. PSR J0348+0432 är verkligen ett extremt objekt när det gäller dess gravitationskraft, även om man jämför den med de andra pulsarerna som tidigare använts för att testa Einsteins relativitetsteori [2]. I sådana starka gravitationsfält kan små skillnader i massa ge upphov till stora förändringar i rumtiden omkring objekten. Tills nu har astronomer inte haft någon idé om vad som händer i närheten av en sådan massiv neutronstjärna som PSR J0348+0432. Den ger en unik möjlighet att sätta fysikens lagar på prov.
Teamet kombinerade observationer med VLT av den vita dvärgstjärnan med noggrann tidtagning av pulsarens radiopulser, gjorda med radioteleskop [3]. Sådana närgångna par skickar ut gravitationsvågor och förlorar energi, vilket gör att omloppsperioden ändras hela tiden lite grand. Förutsägelserna om hur mycket den ändras skiljer sig åt mellan relativitetsteorin och andra konkurrerande teorier.
Paulo Freire är också medlem i teamet.
- Våra radioobservationer är så noggranna att vi kan kunnat mäta upp en förändring i omloppstiden på 8 millisekunder per år. Det är exakt vad Einsteins teori förutsäger, säger han.
Detta är bara början på mer detaljerade studier av denna unika dubbelstjärna. I framtiden kommer astronomer att använda den för att göra ännu mer noggranna tester av den allmänna relativitetsteorin.
Noter
[1] Den allmänna relativitetsteorin stämmer inte helt överens med 1900-talets andra stora fysikaliska teori, kvantmekaniken. Den förutspår dessutom singulariteter i vissa fall, där vissa storheter blir oändligt stora, så som i mitten av ett svart hål.
[2] Den första dubbelpulsaren, PSR B1913+16, upptäcktes av Joseph Hooton Taylor, Jr. och Russell Hulse, som fick 1993 års Nobelpris i fysik för upptäckten. De mätte noggrant upp skillnaderna i detta underliga objekts egenskaper och visade att de stämde perfekt överens med energi som försvinner som gravitationsstrålning, just på det sätt som förutspåddes av den allmänna relativitetsteorin.
[3] I den här studien studerades data från radioteleskopen vid Effelsberg, Arecibo och Green Bank, samt observationer av synligt ljus med ESO:s VLT och William Herschel-teleskopet.
Mer information
Resultaten presenteras i forskningsartikeln “A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Orbit”, av John Antoniadis m. fl., som publiceras i tidiskriften Science den 26 April 2013.
Teamet 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, Kanada), Marten H. van Kerkwijk (University of Toronto, Kanada), Michael Kramer (MPIfR; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester, Storbritannien), Cees Bassa (Jodrell Bank), Vik S. Dhillon (University of Sheffield, Storbritannien), Thomas Driebe (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bonn, Tyskland), Jason W. T. Hessels (ASTRON, Nederländernas institut för radioastronomi,, Dwingeloo, Nederländerna; Amsterdams universitet, Nederländerna), Victoria M. Kaspi (McGill University), Vladislav I. Kondratiev (ASTRON; Lebedevs fysiska institut, Moskva, Ryssland), Norbert Langer (Argelander Institut für Astronomie), Thomas R. Marsh (University of Warwick, Storbritannien), 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, Kanada), Joeri van Leeuwen (ASTRON; University of Amsterdam), Joris P. W. Verbiest (MPIfR), och David G. Whelan (Department of Astronomy, University of Virginia).
ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.
Kontakter
John Antoniadis
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49-228-525-181
E-post: jantoniadis@mpifr-bonn.mpg.de
Michael Kramer
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49-228-525-278
E-post: mkramer@mpifr-bonn.mpg.de
Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org
Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org
Om pressmeddelandet
Pressmeddelande nr: | eso1319sv |
Namn: | PSR J0348+0432 |
Typ: | Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star : Pulsar |
Facility: | Very Large Telescope |
Instruments: | FORS2 |
Science data: | 2013Sci...340..448A |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.