Astronomi su uz pomoć Vrlo velikog teleskopa (VLT) Evropske južne opservatorije na oko 7.000 svetlosnih godina od Zemlje otkrili neobičan binarni sistem koji je Einsteinovu opštu teoriju relativnosti stavio na najveće iskušenje do sada.

Par se sastoji od najmasivnije neutronske zvezde koja je ikada otkrivena i belog patuljka. Neutronska zvezda PSR J0348+0432 ima masu oko dva puta veću od Sunca sabijenu u kugli promera samo 20 kilometara, a oko svoje ose se okrene 25 puta u sekundi. Nastala je u eksploziji supernove, a spada u tzv. pulsare i šalje radio talase koji se mogu snimati teleskopima na Zemlji. Njena je gravitacija na površini 300 milijardi puta veća od Zemljine. Pod uticajem snažnih privlačnih sila njeni su elektroni i protoni u atomima kolabirali u neutrone i zbili se u izuzetno malen prostor. Svaka kockica veličine kocke šećera njene materije u središtu teži više od milijarde tona. Beli patuljak koji kruži oko nje ostatak je mnogo lakše zvezde koja je ostala bez atmosfere i polako se hladi.

Pulsari često nastaju u binarnim sistemima koji se sastoje od neutronske zvezde i crvenog diva. Zvezde ulaze u fazu crvenog diva pri kraju svog života kada potroše zalihe vodonika i počnu sagorevati helijum. Kada se divovi dovoljno rašire, neutronska zvezda počne gutati njihovu atmosferu, a ono što na kraju ostane naziva se beli patuljak. Budući da pulsari nastaju urušavanjem zvezde nakon supernove u mnogo manji volumen, kako bi se njihov ugaoni moment očuvao, rotacija im se ubrzava kao što se okretanje klizača u pirueti ubrzava kada skuplja ruke i noge. Pulsari imaju snažno magnetsko polje. Budući da ono nije uvek poravnato sa osom rotacije, snop zraka koje emituju kreće se u krug poput svetla svetionika. Na Zemlji ga registrujemo samo kada je okrenut prema nama.

Ovako masivna neutronska zvezda odlična je laboratorija za istraživanje fundamentalne fizike.

Gravitacijski talasi

Gravitacijsko polje koje stvara novootkriveni pulsar toliko je snažno da se astronomi nadaju kako bi po prvi put mogli zabeležiti neke devijacije u predviđanjima opšte teorije relativnosti u kretanju belog patuljka. Naime prema Einsteinovoj teoriji tela velike mase trebala bi iskriviti prostor – vreme tako da druga tela, pa čak i svetlo u njihovoj blizini putuju zakrivljenim putanjama. Ona takođe predviđa da će binarni sistemi u kojima su zvezde jako blizu zračiti gravitacijsku energiju u obliku gravitacijskih talasa, odnosno nabora u prostoru – vremenu. Ovakvo trošenje energije promeniće njihovo orbitalno vreme potrebno za jedan okret u plesu sa drugom zvezdom.

Hrvatski astrofizičar prof. Dejan Vinković sa PMF-a u Splitu kaže da opšta teorija relativnosti opisuje ne samo vezu između mase i prostora koji je okružuje, nego i kako se ponaša gravitacija kada mase nema u blizini što je fenomen koji je poznat kao gravitacijski talas.

'Mada se ta teorija testira već gotovo stotinjak godina, ona uporno prolazi sve testove. Međutim, očekuje se da će kod izrazito snažnih gravitacijskih polja početi dolaziti do nekih odstupanja', rekao je dr. Vinković i dodao: 'Neutronske zvezde u paru sa nekim bliskim masivnim telom, poput druge neutronske zvezde ili belog patuljka, idealna su prirodna laboratorija za testiranje mogućih odstupanja. Takvi parovi gube dovoljno svoje energije kretanja na stvaranje talasa u prostoru koji zakrivljuju, da se taj gubitak može izmeriti, pa odatle velik interes fizičara za ove ekstremne svemirske objekte.'

Zašto astronomi žele odstupanja?

Einsteinova teorija relativnosti, objavljena pre gotovo stotinu godina, do danas je izdržala sve testove. Međutim ona ne može predstavljati konačno tumačenje stvarnosti jer, iako dobro opisuje velike sisteme, nije kompatibilna sa kvantnom mehanikom koja upravlja fizikom mikrosveta. Kada su neka tela vrlo mala, a ipak vrlo masivna, kao što su crne rupe, dve teorije upadaju u kontradikciju, a naučnici još nemaju konačna teorijska rešenja. Postoje neke alternativne teorije koje bi trebale dati drugačije rezultate ali samo u izuzetno snažnim gravitacijskim poljima kakva se ne mogu naći u Sunčevom sistemu. Budući da je PSR J0348+0432 uistinu ekstreman gravitacijski objekt, naučnici se nadaju da će u njegovom sistemu otkriti devijacije, a time i odgovore na otvorena pitanja. No prema prvim informacijama opšta teorija relativnosti za sada se i dalje drži.

'Naša promatranja radio talasa toliko su precizna da smo već uspeli izmeriti promenu orbitalnog perioda od 8 milijuntinki sekunde u godini dana, tačno koliko Einsteinova teorija predviđa', rekao je član istraživačkog tima Paulo Freire.

Izvor: tportal.hr