Wenn Sie nach etwas wirklich Einzigartigem suchen, dann schauen Sie sich die kosmische Menage aux trois an, die von einem Team internationaler Astronomen mit dem Green Bank Telescope (GBT) ausfindig gemacht wurde. Es ist das erste Mal, dass Forscher ein Dreifachsternsystem mit einem Pulsar identifizieren, und das Team hat bereits die uhrähnliche Präzision des Pulsarschlags verwendet, um die Auswirkungen von Gravitationswechselwirkungen zu beobachten.
„Dies ist ein wirklich bemerkenswertes System mit drei entarteten Objekten. Es hat drei Phasen des Stofftransfers und einer Supernova-Explosion überstanden und ist dennoch dynamisch stabil geblieben “, sagt Thomas Tauris, Erstautor der vorliegenden Studie. „Pulsare wurden zuvor mit Planeten gefunden, und in den letzten Jahren wurden einige eigenartige binäre Pulsare entdeckt, die einen dreifachen Systemursprung zu erfordern scheinen. Aber dieser neue Millisekundenpulsar ist der erste, der mit zwei weißen Zwergen entdeckt wird. “
Dies war nicht nur eine zufällige Entdeckung. Die Beobachtungen von 4.200 Lichtjahren entferntem J0337 + 1715 stammten aus einem intensiven Studienprogramm, an dem mehrere der weltweit größten Radioteleskope beteiligt waren, darunter das GBT, das Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico und das Westerbork Synthesis-Radioteleskop von ASTRON in den Niederlanden. Der Doktorand der West Virginia University, Jason Boyles, war der erste, der den Millisekundenpulsar entdeckte, der sich fast 366 Mal pro Sekunde drehte und in einem System erfasst wurde, das nicht größer als die Erdumlaufbahn um die Sonne ist. Diese enge Verbindung in Verbindung mit der Tatsache, dass das Trio der Sterne viel dichter als die Sonne ist, schafft die perfekten Bedingungen, um die wahre Natur der Schwerkraft zu untersuchen. Generationen von Wissenschaftlern haben auf eine solche Gelegenheit gewartet, um das in Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie postulierte „Prinzip der starken Äquivalenz“ zu studieren. "Dieses Dreifachsternsystem bietet uns das bisher beste kosmische Labor, um zu lernen, wie solche Dreikörpersysteme funktionieren, und um möglicherweise Probleme mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erkennen, die einige Physiker unter solch extremen Bedingungen erwarten", sagt der Erstautor Scott Ransom von das National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
"Es war eine monumentale Beobachtungskampagne", kommentiert Jason Hessels von ASTRON (Niederländisches Institut für Radioastronomie) und der Universität Amsterdam. "Eine Zeit lang beobachteten wir diesen Pulsar jeden Tag, nur um die komplizierte Art und Weise zu verstehen, in der er sich um seine beiden Begleitsterne bewegte." Hessels leitete die häufige Überwachung des Systems mit dem Westerbork Synthesis Radio Telescope.
Das Forschungsteam hat nicht nur eine beachtliche Datenmenge in Angriff genommen, sondern sich auch der Herausforderung gestellt, das System zu modellieren. „Unsere Beobachtungen dieses Systems haben einige der genauesten Messungen von Massen in der Astrophysik durchgeführt“, sagt Anne Archibald, ebenfalls von ASTRON. „Einige unserer Messungen der relativen Positionen der Sterne im System sind auf Hunderte von Metern genau, obwohl diese Sterne etwa 10.000 Billionen Kilometer von der Erde entfernt sind“, fügt sie hinzu.
Archibald leitete die Studie und erstellte die Systemsimulation, die seine Bewegungen vorhersagt. Mit den soliden wissenschaftlichen Methoden, die Isaac Newton einst zur Untersuchung des Erd-Mond-Sonne-Systems einsetzte, kombinierte sie die Daten mit der „neuen“ Schwerkraft von Albert Einstein, die notwendig war, um die Informationen zu verstehen. „In Zukunft bietet das System den Wissenschaftlern die bisher beste Gelegenheit, einen Verstoß gegen ein Konzept namens Strong Equivalence Principle zu entdecken. Dieses Prinzip ist ein wichtiger Aspekt der Allgemeinen Relativitätstheorie und besagt, dass die Wirkung der Schwerkraft auf einen Körper nicht von der Natur oder der inneren Struktur dieses Körpers abhängt. “
Benötigen Sie eine Auffrischung des Äquivalenzprinzips? Wenn Sie sich nicht daran erinnern, dass Galileo zwei unterschiedlich gewichtete Bälle vom Schiefen Turm von Pisa fallen ließ, erinnern Sie sich vielleicht daran, wie Apollo 15 Commander Dave Scott 1971 einen Hammer und eine Falkenfeder fallen ließ, als er auf der luftlosen Oberfläche des Mondes stand Dank der auf der Mondoberfläche verbliebenen Spiegel werden seit Jahren Laser-Entfernungsmessungen untersucht, die die Gültigkeit des Äquivalenzprinzips am stärksten einschränken. Hier sind die experimentellen Massen die Sterne selbst, und ihre unterschiedlichen Massen und Gravitationsbindungsenergien dienen dazu zu prüfen, ob sie alle nach dem Prinzip der starken Äquivalenz aufeinander zu fallen oder nicht. "Mit dem uhrähnlichen Signal des Pulsars haben wir begonnen, dies zu testen", erklärt Archibald. "Wir glauben, dass unsere Tests viel empfindlicher sind als alle früheren Versuche, eine Abweichung vom Prinzip der starken Äquivalenz festzustellen." "Wir freuen uns außerordentlich über ein so leistungsfähiges Labor zur Untersuchung der Schwerkraft", fügt Hessels hinzu. "Ähnliche Sternensysteme müssen in unserer Galaxie äußerst selten sein, und wir haben zum Glück eines der wenigen gefunden!"
Original Story Quelle: Astronomie Niederlande Pressemitteilung. Weiterführende Literatur: Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und NRAO-Pressemitteilung.
