En nøytronstjerne og en hvit dverg roterer rundt hverandre. I bakgrunnen en annen hvit dvergstjerne. Sammen bekrefter de Einsteins relativitetsteori. (Illustrasjon: SKA organization)
En nøytronstjerne og en hvit dverg roterer rundt hverandre. I bakgrunnen en annen hvit dvergstjerne. Sammen bekrefter de Einsteins relativitetsteori. (Illustrasjon: SKA organization)

Stjernetrio bekrefter Einstein-teori

To objekter faller like fort når de befinner seg i det samme tyngdefeltet. Også tunge stjerner langt ute i verdensrommet.

Published

Myten skal ha det til at Galileo Galilei på slutten av 1500-tallet kastet to kuler med ulik tyngde fra toppen av det skjeve tårnet i Pisa. Om han faktisk gjennomførte eksperimentet er ikke så viktig – poenget er at de to kulene treffer bakken samtidig.

I 1971 viste astronauten det samme fenomenet på Månen. En hammer og en fjær falt like fort da han slapp dem.

Nå har forskere vist at det samme er tilfellet med kjempestore stjerner langt ute i verdensrommet. To objekter faller like fort når de befinner seg i det samme tyngdefeltet.

Ekvivalensprinsippet

Fysikerne kaller dette for ekvivalensprinsippet eller Einsteins ekvivalensprinsipp siden det var Albert Einstein som var opphavet til denne innsikten.

Kanonkulene i Pisa faller like fort i Jordas tyngdefelt. En hammer og en fjær faller like fort i Månens tyngdefelt.

I dagens utgave av tidsskriftet Nature viser forskere at en nøytronstjerne og en hvit dvergstjerne faller like fort i tyngdefeltet til en annen hvit dverg.

Tyngdekraften som virker på et objekt, er lik (ekvivalent) med kraften som må til for å flytte på det. Et tyngre objekt vil utsettes for sterkere tyngdekraft, men det skal også mer kraft til for å få det til å falle.

Ingen vingling

Forskere har analysert seks år med data fra tre teleskoper på Jorda for å se hvordan de tre stjernene oppfører seg 4200 lysår unna. Trioen kalles PSR J0337+1715 og befinner seg i stjernebildet Tyren.

Nøytronstjernen og den ene hvite dvergen sirkler rundt hverandre én gang hvert halvannet døgn, mens den andre hvite dvergen roterer rundt disse igjen hvert 327. døgn.

I videoen kan du se hvordan forskerne selv forklarer hva de har gjort:

(Video: AstronNL)

Hvis ekvivalensprinsippet ikke stemte også for disse kjempestore stjernene, ville de to stjernene i midten vinglet i teleskopene.

Men det gjør de ikke.

– Hvis det er noen forskjell, så er den ikke større en tre milliondeler, sier forsker Nina Gusinskaia i en pressemelding.

Fjær i hatten til Einstein

– Resultatene stemmer overens hver gang vi har testet Einsteins relativitetsteori så langt, sier kollega Ingrid Stairs.

Eksperimenter på Jorda og Månen kan bare bekrefte en svak versjon av ekvivalensprinsippet. Det har vært mer usikkert om det er sterkt nok til også å gjelde for enorme objekter som den superkompakte nøytronstjernen forskerne nå har fulgt.

Den har en masse som er nesten halvannen gang større en vår sol. Likevel stemmer altså observasjonene. Uten Einsteins ekvivalensprinsipp vil det ifølge forskerne være vanskelig å forklare oppførselen til de fjerne stjernene.

De gir også et lite stikk til dem som spekulerer i andre former for gravitasjonsteorier, som for eksempel strengteorier.

– Alle med alternative gravitasjonsteorier har nå færre muligheter for å få teorien sin til å passe inn hvis de vil at den skal stemme med det vi nå har sett, sier Gusinskaia.

Referanser:

Archibald, Gusinskaia, Stairs mfl: Universality of free fall from the orbital motion of a pulsar in a stellar triple system. Letter, Nature, juli 2018, doi: 10.1038/s41586-018-0265-1. Sammendrag.

Clifford Will: General relativity passes another test. News & Views, Nature, juli 2018.