Et par tusen lysår fra jorda snurrer to utbrente stjerner rundt hverandre i en fantastisk dødsdans. De antyder at Einsteins relativitetsteori holder vann.
Illustrasjon av det doble pulsarsystemet PSR J0737-3039. Systemet består av en sakte roterende nøytronstjerne (pulsar B) som går i bane rundt en raskere og mer energisk pulsar.
Dobbeltpulsaren PSR J0737-3039 A/B, som ligger i vår egen galakse Melkeveien rundt 2000 lysår borte fra jorda, er nå et av verdens viktigste “kosmiske laboratorier”.
Her snurrer to utbrente stjerner rundt hverandre i en fascinerende dødsdans, med hastigheter og krefter som vi bare kan drømme om her hjemme i vårt eget solsystem.
Den moderne fysikkens stolthet, Einsteins generelle relativitetsteori, settes virkelig på prøve under de helt ekstreme forholdene der ute.
Sjelden kost
En pulsar er en nøytronstjerne som roterer raskt og sender ut radiobølger. Det er ytterst sjelden at to slike eksotiske stjerner går i bane rundt hverandre, og helt spesielt at de går så nær hverandre som i dette tilfellet.
De to stjernene har begge masse omtrent som vår egen sol, men har mye mindre radius og derfor langt større tetthet og spinner mye raskere.
Den ene nøytronstjernen i dobbeltpulsaren spinner rundt seg selv på 2,8 sekunder, mens den andre har en rotasjonstid på bare 0,023 sekunder.
River og røsker
Avstanden mellom de to nøytronstjernene er cirka tre lyssekunder, som er litt mer enn det dobbelte av avstanden mellom Jorda og Månen. Men omløpstiden for dette dobbeltstjernesystemet er bare 2,4 timer.
Det betyr at de kretser rundt hverandre med hastigheter på over en million kilometer i timen, og at tyngdekreftene der røsker og river noe voldsomt.
Einsteins teori sier at pulsarenes rotasjonsakse vil vingle på en helt bestemt måte (dette kalles presesjon) når de påvirkes av hverandres tyngdekraft.
Einstein har rett
Nylig ble det publisert en artikkel i tidsskriftet Science hvor man har klart å måle denne vinglingen nøyaktig, ved å studere hvordan den ene nøytronstjernen skygger for strålingen fra den andre.
Lisa Pathfinder og en frakoblet fremdriftsmodul.
Resultatet ligger svært nær det som den generelle relativitetsteorien forutsier, og betraktes nå som en ny stor suksess for Einstein.
Konklusjon blir altså at Einsteins store teori fortsatt duger, selv om den nå anvendes på ekstreme kosmiske fenomener som han selv ikke ante eksistensen av da han publiserte teorien.
Annonse
Vil kollidere
På grunn av stjernenes voldsomme bevegelser, stråler systemet ut gravitasjonsbølger, et fenomen som først ble beskrevet av Einsteins generelle relativitetsteori.
Dette tapper systemet for energi, hvilket gjør at avstanden mellom de to stjernene minker.
Avstanden minker nå med et par meter i året, og de to nøytronstjernene vil avslutte sin dramatiske dans i en voldsom kollisjon eller sammensmelting om rundt 85 millioner år, ifølge Einsteins teori.
Hittil har ingen klart å lage instrumenter som kan måle gravitasjonsbølger direkte. ESA og NASAs planlagte felles satellitt-prosjekt LISA har som ambisjon å kunne måle slike gravitasjonsbølger.
Dette er en enorm teknologisk utfordring. En test-satellitt, LISA Pathfinder, er nå under bygging i ESA.
En annen ESA-satellitt, XMM-Newton, som ble sendt opp i desember 1999, har nylig påvist at begge stjernene i dobbeltpulsaren også sender ut røntgenstråling. Dette gir ytterligere en måte å studere systemets utvikling på i årene framover.
Og romorganisasjonene ESA og NASA er ytterligere motivert for å lage satellitter som kan klare å måle gravitasjonsbølger.
Referanse:
Breton et al: Relativistic Spin Precession in the Double Pulsar. Science, Vol 321, 4 July 2008, s 104-107.
