Schon wieder Einstein! Wackelnder Pulsar bestätigt die allgemeine Relativitätstheorie



Einsteins allgemeine Relativitätstheorie wurde erneut bestätigt, diesmal durch das Wackeln eines Pulsars, der 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Über einen Zeitraum von 14 Jahren beobachteten Astronomen den sich drehenden Neutronenstern PSR J1906 + 0746.

Ihr Ziel? Es ist ein seltenes Phänomen, das von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wird, das Wackeln oder die Präzession zweier Pulsare zu untersuchen, wenn sie sich umkreisen.

Die Astronomen, angeführt von Gregory Desvignes vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift vom 6. September Wissenschaft. Ihre Ergebnisse könnten helfen, die Anzahl dieser sogenannten binären Pulsare in unserer Galaxie und die Rate der Neutronensternfusionen abzuschätzen, die Gravitationswellen (auch durch Relativitätstheorie vorhergesagt) erzeugen könnten, die auf der Erde beobachtet werden können.

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Pulsare drehen sich schnell Neutronensterne Dieser Strahl strahlt geladene Teilchen von ihren Magnetpolen ab. Intensive Magnetfelder beschleunigen die Partikel auf nahezu Lichtgeschwindigkeit und erzeugen Strahlen von Radiowellen, die wie im Weltraum scheinen kosmische Leuchttürme. Pulsare drehen sich mit einer Genauigkeit wie im Uhrzeigersinn bis zu tausend Mal pro Sekunde und erzeugen einen vorhersagbaren Impuls, wenn die Strahlen über die Erde streichen. Die kompakten Kerne der toten Sterne drängen mehr Masse als unsere Sonne in den Raum einer Stadt und sind die kompaktesten Objekte des Universums – ideale Testpersonen für die allgemeine Relativitätstheorie.

"Pulsare können Schwerkrafttests liefern, die auf keine andere Art und Weise durchgeführt werden können", sagte Co-Autorin Ingrid Stairs von der University of British Columbia in Vancouver. sagte in einer Erklärung. "Dies ist ein weiteres schönes Beispiel für einen solchen Test."

Generelle RelativitätAlbert Einsteins erste Formulierung aus dem Jahr 1915 beschreibt, wie Materie und Energie das Gefüge der Raum-Zeit verformen, um die Schwerkraft zu erzeugen. Massive dichte Objekte, wie Pulsare, können die Raum-Zeit-Beziehung dramatisch beeinträchtigen. Wenn sich zwei Pulsare gegenseitig umkreisen, sagt die allgemeine Relativitätstheorie voraus, dass sie ein leichtes Wackeln erzeugen können, wenn sie sich wie a drehen langsam drehender Kreisel. Diese Folge der Schwerkraft wird als relativistische Spinpräzession bezeichnet.

Als die Astronomen im Jahr 2004 PSR J1906 + 0746 entdeckten, sah es aus wie fast jeder andere Pulsar, wobei bei jeder Umdrehung zwei bestimmte polarisierte Strahlen sichtbar waren. Als der Neutronenstern ein zweites Mal Jahre später beobachtet wurde, erschien nur ein Strahl. Desevignes 'Team untersuchte die Beobachtungen von 2004 bis 2018 und stellte fest, dass das Verschwinden des Strahls durch die Präzession des Pulsars verursacht wurde.

Unter Verwendung der 14-jährigen Daten entwickelten sie ein 50-jähriges Modell, in dem das Verschwinden und Wiederauftreten beider Strahlen aus der Präzession genau vorhergesagt wurde. Beim Vergleich des Modells mit der Beobachtung stimmte die Präzessionsrate mit nur 5% Unsicherheit überein. Die Daten stimmten perfekt mit Einsteins Theorie überein.

"Das Experiment hat lange gedauert", sagte Michael Kramer, Direktor der Abteilung für Grundlagenphysik in der Radioastronomie des Max-Planck-Instituts. sagte in einer Erklärung. "Geduldig und fleißig zu sein hat sich wirklich ausgezahlt."