Wenn Sie nach etwas wirklich Einzigartigem suchen, dann schauen Sie sich die kosmische Menage aux trois an, die von einem Team internationaler Astronomen mit dem Green Bank Telescope (GBT) aufgespürt wurde. Diese ungewöhnliche Gruppe im Sternbild Stier umfasst einen Pulsar, der von einem Paar weißer Zwergsterne umkreist wird. Es ist das erste Mal, dass Forscher ein Dreifachsternsystem mit einem Pulsar identifiziert haben, und das Team hat die uhrenähnliche Präzision des Pulsarsschlags bereits genutzt, um die Auswirkungen von Gravitationswechselwirkungen zu beobachten.
„Dies ist ein wirklich bemerkenswertes System mit drei entarteten Objekten. Es hat drei Phasen des Massentransfers und eine Supernova-Explosion überstanden und ist dennoch dynamisch stabil geblieben“, sagt Thomas Tauris, Erstautor der vorliegenden Studie. „Pulsare wurden bereits früher bei Planeten gefunden und in den letzten Jahren wurden eine Reihe von eigentümlichen binären Pulsaren entdeckt, die einen Ursprung im dreifachen System zu erfordern scheinen. Aber dieser neue Millisekundenpulsar ist der erste, der mit zwei Weißen Zwergen nachgewiesen wurde.“
Dies war nicht nur eine zufällige Entdeckung. Die Beobachtungen des 4.200 Lichtjahre entfernten J0337+1715 stammen aus einem intensiven Studienprogramm, an dem mehrere der größten Radioteleskope der Welt beteiligt waren, darunter das GBT, das Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico und das Westerbork-Synthese-Radioteleskop von ASTRON in den Niederlanden. Der Absolvent der West Virginia University, Jason Boyles, war der erste, der den Millisekundenpulsar entdeckte, der sich fast 366 Mal pro Sekunde dreht, und in einem System eingefangen wurde, das nicht größer ist als die Erdumlaufbahn um die Sonne. Diese enge Verbindung und die Tatsache, dass das Trio der Sterne viel dichter ist als die Sonne, schaffen die perfekten Bedingungen, um die wahre Natur der Schwerkraft zu untersuchen. Generationen von Wissenschaftlern haben auf eine solche Gelegenheit gewartet, das in Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie postulierte „Strong Equivalence Principle“ zu studieren. „Dieses Dreifachsternsystem bietet uns das beste kosmische Labor aller Zeiten, um zu lernen, wie solche Dreikörpersysteme funktionieren, und möglicherweise um Probleme mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erkennen, die einige Physiker unter solch extremen Bedingungen erwarten“, sagt Erstautor Scott Ransom von das National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
„Es war eine monumentale Beobachtungskampagne“, kommentiert Jason Hessels von ASTRON (dem Niederländischen Institut für Radioastronomie) und der Universität Amsterdam. „Eine Zeit lang haben wir diesen Pulsar jeden Tag beobachtet, nur um die komplizierte Art und Weise zu verstehen, in der er sich um seine beiden Begleitsterne bewegt.“ Hessels leitete die häufige Überwachung des Systems mit dem Westerbork Synthesis Radio Telescope.
Das Forschungsteam hat nicht nur eine beachtliche Datenmenge in Angriff genommen, sondern sich auch der Herausforderung gestellt, das System zu modellieren. „Unsere Beobachtungen dieses Systems haben einige der genauesten Massenmessungen in der Astrophysik gemacht“, sagt Anne Archibald, ebenfalls von ASTRON. „Einige unserer Messungen der relativen Positionen der Sterne im System sind auf Hunderte von Metern genau, obwohl diese Sterne etwa 10.000 Billionen Kilometer von der Erde entfernt sind“, fügt sie hinzu.
Archibald leitete die Studie und entwickelte die Systemsimulation, die seine Bewegungen vorhersagt. Mit den soliden wissenschaftlichen Methoden, die Isaac Newton einst zur Untersuchung des Erde-Mond-Sonne-Systems einsetzte, kombinierte sie die Daten dann mit der „neuen“ Gravitation von Albert Einstein, die notwendig war, um die Informationen zu verstehen. „Für die Zukunft bietet das System den Wissenschaftlern die beste Möglichkeit, eine Verletzung eines Konzepts namens Strong Equivalence Principle zu entdecken. Dieses Prinzip ist ein wichtiger Aspekt der Allgemeinen Relativitätstheorie und besagt, dass die Wirkung der Schwerkraft auf einen Körper nicht von der Natur oder der inneren Struktur dieses Körpers abhängt.“
Brauchen Sie eine Auffrischung zum Äquivalenzprinzip? Wenn Sie sich dann nicht daran erinnern, wie Galileo zwei unterschiedlich schwere Kugeln vom Schiefen Turm von Pisa fallen ließ, erinnern Sie sich vielleicht daran, wie Apollo 15 Kommandant Dave Scott 1971 einen Hammer und eine Falkenfeder fallen ließ, als er auf der luftleeren Oberfläche des Mondes stand Dank der auf der Mondoberfläche verbleibenden Spiegel werden Laser-Entfernungsmessungen seit Jahren untersucht und stellen die stärkste Einschränkung der Gültigkeit des Äquivalenzprinzips dar. Hier sind die experimentellen Massen die Sterne selbst, und ihre unterschiedlichen Massen und gravitativen Bindungsenergien dienen dazu, zu überprüfen, ob sie alle nach dem starken Äquivalenzprinzip aufeinander zu fallen oder nicht. „Mit dem uhrartigen Signal des Pulsars haben wir begonnen, dies zu testen“, erklärt Archibald. „Wir glauben, dass unsere Tests viel empfindlicher sein werden als alle vorherigen Versuche, eine Abweichung vom starken Äquivalenzprinzip zu finden.“ „Wir freuen uns sehr, ein so leistungsstarkes Labor zur Untersuchung der Schwerkraft zu haben“, fügt Hessels hinzu. „Ähnliche Sternensysteme müssen in unserer Galaxie extrem selten sein, und wir haben zum Glück eines der wenigen gefunden!“
Quelle der Originalgeschichte: Astronomie Niederlande Pressemitteilung . Weiterlesen: Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und NRAO-Pressemitteilung .