Relativitatea generală a lui Einstein dezvăluie noi trăsături ale unui pulsar

În cele din urmă, oamenii de știință au degetul pe puls.

Stele moarte care se rotesc, cunoscute sub numele de pulsari, aruncă în spațiu fascicule puternice de unde radio. Pe măsură ce un pulsar se învârte, fasciculele sale trec pe lângă Pământ, producând un semnal pulsator similar cu fulgerările unui far. Astronomii au cartografiat acum structura fasciculelor unui pulsar, folosind observații făcute de-a lungul deceniilor. Tehnica se bazează pe teoria gravitației, relativitatea generală a lui Albert Einstein și reconfirmă simultan că teoria este corectă, raportează oamenii de știință în 6 septembrie. Ştiinţă.

Rezultatul a permis cercetătorilor să „vizeze fasciculul unui pulsar într-un mod cu totul nou”, spune astrofizicianul Victoria Kaspi de la Universitatea McGill din Montreal, care nu a fost implicat în noul studiu.

Pulsarii sunt un tip de stea neutronică, o rămășiță densă lăsată în urmă atunci când o stea explodează. Câmpurile magnetice puternice direcționează undele radio de la un pulsar spre exterior în fascicule. În mod obișnuit, aceste fascicule trec pe lângă Pământ la un unghi fix, iar oamenii de știință pot întrezări doar o singură felie printr-un fascicul în timp ce acesta se rotește – cum ar fi vizualizarea unui far printr-o fantă mică.

Dar noul pulsar cartografiat, cunoscut sub numele de PSR J1906+0746, era neobișnuit: făcea parte dintr-un duo, care orbitează cu o altă stea neutronică, la aproximativ 20.000 de ani lumină distanță de Pământ (SN: 18/12/15). Conform relativității generale, dacă un pulsar se rotește la un unghi nealiniat cu orbita perechii – ceea ce face aceasta – pulsarul va precesa. Asta înseamnă că axa pe care se rotește pulsarul se rotește, la fel ca un vârf care se clătina.

Această precesie a permis oamenilor de știință să prindă diferite felii ale fasciculului observând pulsarul în timp în timp ce acesta se rotește. „Din aceasta putem afla multe lucruri despre structura emisiei”, spune Gregory Desvignes de la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn, Germania.

Desvignes și colegii au monitorizat atât intensitatea fasciculului, cât și polarizarea acestuia, orientarea mișcării undelor electromagnetice care îl compun. Polarizarea a validat o teorie veche de 50 de ani despre geometria pulsarilor și câmpurile lor magnetice.

Și într-o victorie pentru Einstein, pulsarul a precedat cu o rată de aproximativ 2,2 grade pe an – în acord cu predicțiile relativității generale.

„Este de necrezut”, spune Kaspi. „Te uiți la asta și spui „oh, wow, nu-i așa că e minunat?””

Rezultatele au dezvăluit, de asemenea, unele caracteristici neașteptate ale pulsarului. Mai degrabă decât fasciculele circulare asemănătoare unui far presupuse adesea pentru pulsari, fasciculele acestui pulsar erau alungite. „Are acest tip de formă amuzantă”, spune astrofizicianul Maura McLaughlin de la Universitatea West Virginia din Morgantown, care nu a fost implicat în cercetare. „Este grozav pentru că arată că pulsarii nu sunt simpli”, spune ea. Și în cadrul fasciculului, undele radio au variat în luminozitate cu până la un factor de câteva sute de la un punct la altul.

Noul portret al pulsarilor ar putea însemna că oamenii de știință trebuie să regândească unele estimări anterioare despre cât de comune sunt stelele neutronice și cât de des se asociază. Dacă o stea de neutroni are fascicule care nu trec niciodată pe lângă Pământ, nu va părea să pulseze. Deci, pentru a lua în considerare numărul pe care astronomii nu îl văd, au nevoie de estimări precise ale dimensiunii și formei fasciculelor pulsarilor.

Lucrările viitoare ar putea identifica mai bine recensământul stelelor neutronice, iar asta ar putea ajuta oamenii de știință care studiază undele gravitaționale. Ondulurile din spațiu-timp pot fi create atunci când două stele neutronice care orbitează se lovesc una de alta (SN: 16/10/17). Așadar, estimări mai bune ale populației de perechi de stele neutronice pot ajuta la prezicerea cât de des ar putea zdrăngăni detectoarele în viitor ondulațiile de la coliziunile lor (SN: 5/6/19).

Iar acest pulsar neobișnuit va fi trecător, prevăd cercetătorii. Unghiul său se schimbă atât de mult încât în ​​2028, fasciculele sale vor dispărea complet din vederea Pământului.