Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie bestaat al 93 jaar en blijft daar maar hangen. Onlangs hebben astronomen, gebruikmakend van een uniek kosmisch toeval en een behoorlijk goede telescoop, gekeken naar de sterke zwaartekracht van een paar superdense neutronensterren en een effect gemeten dat voorspeld wordt door algemene relativiteitstheorie. De theorie kwam met vlag en wimpel door.
De theorie van Einstein uit 1915 voorspelde dat in een dicht systeem van twee zeer massieve objecten, zoals neutronensterren, de zwaartekracht van het ene object, samen met het effect van het rond zijn as draaien, de spin-as van het andere zou moeten laten wiebelen of precessen. Studies van andere pulsars in binaire systemen hadden aangetoond dat een dergelijk wiebelen voorkwam, maar kon geen nauwkeurige metingen van de hoeveelheid wiebelen opleveren.
"Het meten van de hoeveelheid wiebelen is wat de details van de theorie van Einstein test en een maatstaf geeft waaraan alternatieve zwaartekrachttheorieën moeten voldoen", zegt Scott Ransom van de National Radio Astronomy Observatory.
De astronomen gebruikten de Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) van de National Science Foundation om een vierjarig onderzoek te doen naar een dubbelsterrensysteem zoals geen ander bekend in het heelal. Het systeem is een paar neutronensterren, die beide worden gezien als pulsars die vuurtorenachtige stralen van radiogolven uitzenden.
"Van de ongeveer 1700 bekende pulsars is dit het enige geval waarin twee pulsars om elkaar heen draaien", zegt Rene Breton, een afgestudeerde student aan de McGill University in Montreal, Canada. Bovendien is het orbitale vlak van de sterren bijna perfect uitgelijnd met hun gezichtslijn naar de aarde, zodat de ene achter een donutvormig gebied van geïoniseerd gas loopt dat de andere omringt, waardoor het signaal van de pulsar aan de achterkant wordt overschaduwd.
Animatie van dubbel pulsar-systeem
Door de verduisteringen konden de astronomen de geometrie van het dubbel-pulsarsysteem vastleggen en veranderingen in de oriëntatie van de spin-as van een van hen volgen. Terwijl de draaias van de ene pulsar langzaam bewoog, veranderde ook het patroon van signaalblokkades terwijl de andere erachter passeerde. Het signaal van de pulsar aan de achterkant wordt geabsorbeerd door het geïoniseerde gas in de magnetosfeer van de ander.
Het paar pulsars dat met de GBT is bestudeerd, bevindt zich op ongeveer 1700 lichtjaar van de aarde. De gemiddelde afstand tussen de twee is slechts ongeveer tweemaal de afstand van de aarde tot de maan. De twee draaien om elkaar in iets minder dan twee en een half uur.
"Een systeem als dit, met twee zeer massieve objecten heel dicht bij elkaar, is precies het soort extreme‘ kosmisch laboratorium ’dat nodig is om de voorspelling van Einstein te testen, 'zei Victoria Kaspi, leider van de Pulsar Group van McGill University.
Theorieën over zwaartekracht verschillen niet significant in 'gewone' delen van de ruimte, zoals ons eigen zonnestelsel. In gebieden met extreem sterke zwaartekrachtvelden, zoals in de buurt van een paar dichte, massieve objecten, worden echter verschillen verwacht. In de binaire-pulsarstudie heeft de algemene relativiteitstest de test van zo'n extreme omgeving doorstaan, aldus de wetenschappers.
"Het is niet helemaal juist om te zeggen dat we nu" bewezen "Algemene Relativiteit hebben," zei Breton. "Tot dusver is de theorie van Einstein echter geslaagd voor alle tests die zijn uitgevoerd, inclusief de onze."
Oorspronkelijke nieuwsbron: Jodrell Bank Observatory
