Nova zvezda će demantovati Ajnštajna?

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 prečnika od samo 20 kilometara, a oko svoje ose se okrene 25 puta u sekundi. Nastala je u eksploziji supernove, a spada u tzv. pulsare te 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 elektroni i protoni su u atomima kolabirali u neutrone i sabili se u izuzetno mali 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 džinovi dovoljno rašire, neutronska zvezda počne da guta 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 moment impulsa 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 u ravni 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 odličan je laboratorija za istraživanje fundamentalne fizike.

Gravitacioni talasi

Gravitaciono 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 Ajnštajnovoj teoriji tela velike mase trebale 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 gravitacionu energiju u obliku gravitacionih 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 gravitacioni talas.

“Mada se ta teorija testira već gotovo stotinak godina, ona uporno prolazi sve testove. Međutim, očekuje se da će kod izuzetno snažnih gravitacionih 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, su idealna prirodna laboratorija za testiranje mogućih odstupanja. Takvi parovi gube dovoljno svoje energije ugibanja na stvaranje talasa u prostoru koji zakrivljuju, da se taj gubitak može izmeriti, pa odatle veliki interes fizičara za ove ekstremne svemirske objekte”.

Zašto astronomi žele odstupanja?

NASA Goddard Photo and Video / Flickr.com

Ajnštajnova teorija relativnosti, objavljena pre skoro stotinu godina, do danas je izdržala sve testove.

Međutim ona ne može predstavljati konačno tumačenje stvarnosti jer, iako dobro opisuje velike sisteme, nije kompatibilna s kvantnom mehanikom koja upravlja fizikom mikrosveta.

Kada su neka tela veoma 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 gravitacionim poljima kakva se ne mogu naći u Sunčevom sistemu.

Budući da je PSR J0348 +0432 zaista ekstreman gravitacioni objekat, naučnici se nadaju da će u njegovu sistemu otkriti devijacije, a time i odgovore na otvorena pitanja. Ipak prema prvim informacijama opšta teorija relativnosti za sada se i dalje drži.

“Naša posmatranja radio talasa toliko su precizna da smo već uspeli izmeriti promenu orbitalnog perioda od 8-milioniti deo sekunde u godini dana, tačno koliko Ajnštajnova teorija predviđa”, rekao je član istraživačkog tima Paulo Freire.