Impressie van PSR J0737-3039 A/B. © Michael Kramer/MPIfR
Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Michael Kramer (Max-Planck-Institute for Radio Astronomy in Bonn, Duitsland) heeft met een zeer nauwkeurige test, die maar liefst 16 jaar (!) duurde, de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein bewezen. Met de ART wordt de zwaartekracht op de allergrootste schaal in het heelal beschreven, terwijl de uit 1915 stammende theorie niet meer geldt op de allerkleinste schaal, waar kwantumeffecten optreden. Ergens tussen die grootste en kleinste schalen zit het object waarmee de test is uitgevoerd: PSR J0737-3039 A/B, twee om elkaar draaiende pulsars die in 2003 werden ontdekt. De pulsars – compacte neutronensterren van pakweg een ruime zonsmassa gepropt in een bolletje van 24 km doorsnede, die snel roteren en bundels radiostraling uitzenden – draaien met een snelheid van 1 miljoen km/u in 147 minuten om elkaars zwaartemiddelpunt.
Einstein wins again. My colleague Michael Kramer has made some of the most precise tests of general relativity, using 16 years of exquisite data from the double pulsar PSR J0737–3039A/B to within 0,01% error, measuring all kinds of effects. Mind bogglinghttps://t.co/U3PiBbbnpX pic.twitter.com/ck5Pdvod2d
— Heino Falcke (@hfalcke) December 13, 2021
In dat extreme systeem van PSR J0737-3039 treden allerlei zwaartekrachteffecten op, zoals het weglekken van energie door de kromming van de ruimte, waarbij zwaartekrachtgolven ontstaan. Eén van de pulsars van PSR J0737-3039 draait 45 keer per seconde om z’n as, de ander 2,8 keer per seconde. Door het weglekken van die zwaartekrachtsenergie komen de twee pulsars dichter bij elkaar te staan en door de pulsen heel nauwkeurig te meten én door de afstand tot PSR J0737-3039 heel nauwkeurig te bepalen was men in staat om de ART te bewijzen met een nauwkeurigheid van maar liefst 99,99%. Met maar liefst zes radiotelescopen (zie hieronder) werd PSR J0737-3039 afgelopen zestien jaar nauwkeurig in de gaten gehouden, waarbij meer dan twintig miljard pulsen werden geregistreerd.
© Norbert Junkes/MPIfR (Effelsberg), Letourneur and Nançay Observatory (NRT), ASTRON (WSRT), ATNF/CSIRO (Parkes), Anthony Holloway (Jodrell Bank), NRAO/AUI/NSF (VLBA), NSF/AUI/Green Bank Observatory (GBT).
Dankzij de Very Long Baseline Array (VLBA) in de VS was men in staat om de parallax van de dubbele pulsar te meten, een kleine wiebel in de positie ten opzichte van achtergrondsterren, veroorzaakt door de jaarlijkse beweging van de aarde om de zon. Daarmee kon men heel precies de afstand tot PSR J0737-3039 bepalen: 2400 lichtjaar. En zo kon men meten dat er een enorme hoeveelheid energie weglekt uit het systeem, volgens Einstein’s E=mc² maar liefst 8 ton aan massa per seconde. De twee pulsars komen daardoor dichter naar elkaar toe en dat zal betekenen dat ze over 85 miljoen jaar zullen botsen en samensmelten. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de dubbele pulsar, verschenen in Physical Review. Bron: Max Planck Instituut.
