سه ستاره نویافته نسبیت عام انیشتین را می آزمایند

* به تازگی یک سامانه ی ستاره ای یافته شده که اخترشناسان به کمک آن می توانند طیف گسترده ای از رازهای کیهانی را بررسی کنند، از جمله سرشت غایی خود گرانش را.

* این سامانه ی نویافته از دو ستاره ی کوتوله ی سفید و یک تپ اختر اَبَرچگال تشکیل شده که هر سه با هم در فضایی کوچک تر از مدار زمین به گرد خورشید جای گرفته اند.

تپ اختر میلی ثانیه ای در سمت چپ، جلوی تصویر دیده می شود که یک ستاره ی کوتوله ی سفید داغ (مرکز تصویر) به گردش می چرخد. یک کوتوله‌ی سفید دورتر و خنک تر هم که در بالا، سمت راست تصویر دیده می شود به گرد هر دوی آن ها در گردش است

این گروه بین المللی از اخترشناسان که اینگرید استرز، اخترشناس دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC) هم از اعضای آنست، یافته های خود را در شماره ی پنجم ژانویه ی نشریه ی نیچر منتشر کرده است.

این تپ اختر (پولسار- ستاره ی نوترونی تپنده) که در آغاز توسط یک دانشجوی آمریکایی و با بهره از تلسکوپ گرین بنکِ بنیاد ملی علوم (GBT) یافته شده، ۴۲۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و تقریبا ۳۶۶ بار در ثانیه به گرد محور خود می چرخد. یک کوتوله ی سفید در مداری نزدیک به گرد این تپ اختر می چرخد و یک کوتوله ی سفید دیگر هم در فاصله ی دورتری به گرد هر دوی این ها در چرخش است. کل این سامانه در فضایی تنگ تر از مدار زمین به گرد خورشید جای گرفته.

این سامانه ی سه جرمی فرصتی بی سابقه را در اختیار دانشمندان قرار داده تا یک ناسازگاری (تضاد) که در یک مفهموم کلیدی نظریه ی نسبیت عام انیشتین وجود دارد را بیازمایند: اصل هم ارزی قوی، که می گوید اثر گرانش بر یک جرم به سرشت (طبیعت) یا ساختار درونی آن جرم بستگی ندارد.

این سامانه از سه مرحله ی انتقال جرم جان به در برده
و همچنان پایدار است

استرز می گوید: «ما با انجام زمان سنجی بسیار دقیق از تپش های یک تپ اختر می توانیم چنین تخطی از اصل هم ارزی قوی را با حس‌مندی چندین برابر گذشته بیازماییم. یافتن یک انحراف از اصل هم ارزی قوی می تواند نشانگر شکستی برای نسبیت عام باشد و ما را به سوی یک نظریه ی تازه و بازبینی شده ای برای گرانش راهنمایی کند.»

اسکات رنسام از رصدخانه ی ملی اخترشناسی رادیویی (NRAO)، و رهبر این پژوهش می گوید: «این نخستین تپ اختر میلی ثانیه ای در چنین سامانه ای است، و ما بی درنگ دریافتیم که این جرم شانسی فوق العاده برای بررسی اثرها و سرشت گرانش به ما می دهد. این سامانه ی سه تایی یک آزمایشگاه طبیعی کیهانی، بسیار بهتر از هر آنچه تاکنون یافته شده در اختیار ما می گذارد تا هم شیوه ی کار چنین سامانه های سه تایی را به دقت بررسی کنیم و هم احتمالا مشکلات نسبیت عام که فیزیکدانان انتظار دیدنشان در شرایط شدید [نسبیتی] دارند را بیابیم.»

پس زمینه

زمانی که یک ستاره به صورت یک ابرنواختر منفجر می شود و هسته اش می رمبد و تبدیل به یک ستاره ی نوترونی ابرچگال می شود، بخشی از جرمش هم به انرژی بستگی گرانشی تبدیل می شود که ستاره ی چگال را یکپارچه نگه می‌دارد. اصل هم ارزی قوی می گوید که این انرژی بستگی هنوز هم مانند زمانی که "جرم" بوده، در واکنش گرانشی شرکت می کند. تاکنون همه ی نظریه های جایگزین نسبیت عام عملا کلمه خلاف این را گفته اند.

بر پایه ی اصل هم ارزی قوی، در این سامانه، کوتوله ی سفید بیرونی باید اثر گرانشی یکسانی بر روی کوتوله ی سفید درونی و ستاره ی نوترونی داشته باشد. اگر این اصل در مورد این سامانه درست نباشد، اثر گرانشی کوتوله ی ی بیرونی روی کوتوله ی درونی و ستاره ی نوترونی کمی با هم متفاوت خواهد بود و این چیزیست که رصد تپ اختر با زمان بندی بسیار دقیق آن را به سادگی نشان خواهد داد.

آنه آرچیبالد از بنیاد اخترشناسی رادیویی هلند، و یکی از نویسندگان این پژوهش می گوید: «ما برخی از دقیق ترین سنجش های جرمی را در اخترفیزیک انجام داده ایم. برخی از سنجش های ما از جایگاه نسبی ستارگان این سامانه دقتی در اندازه ی چند صد متر داشته اند.» آرچیبالد رهبری تلاشی را بر عهده داشت که طی آن، از این سنجش ها برای ساخت یک همتاسازی رایانه ای که بتواند جنبش های این سامانه را پیش بینی کند بهره برده شد.

اسکات رنسام از NRAO هم می افزاید: «این سامانه از چند جهت یک سامانه ی فریبنده و جذاب است، از جمله این که تاریخچه ی شکل گیری‌ِ به کلی دیوانه واری دارد، و ما برای شناخت کاملش راه درازی در پیش داریم.»

در همین زمینه: * کشف سنگین ترین تپ اختر که نسبیت عام را هم تایید می کند * کپلر اینشتین را تایید کرد: ستاره ابَرچگالی که نور همدمش را خم می کند * دو ستاره در حال مرگ نظریه انیشتین را می آزمایند * کاوشگری که نظریه ی اینشتین را تایید کرد 
و:  پر و چکش روی ماه: اثبات اصل هم ارزی 

واژه نامه:

white dwarf - star - pulsar - Earth - sun - UBC - Ingrid Stair - Albert Einstein - General Relativity - strong equivalence principle - millisecond pulsar - Scott Ransom - National Radio Astronomy Observatory - NRAO - supernova - neutron star - binding energy - Anne Archibald - computer simulation

منبع: ubc (دانشگاه بریتیش کلمبیا)

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان