sterren

Wetenschappers hebben voor het eerst een drievoudig stersysteem waarin zich een pulsar bevindt, ontdekt. In het systeem is een milliseconde pulsar te vinden die gebruikt kan worden om de voorspelde effecten van zwaartekrachtsinteracties te testen en kan zomaar een belangrijk onderdeel van de algemene relativiteitstheorie bevestigen óf weerleggen.

Onderzoekers ontdekten de pulsar – een snel roterende neutronenster die dienst kan doen als astronomische precisieklok – met behulp van de Green Bank Telescope. De pulsar maakt deel uit van een systeem dat in totaal drie sterren telt. De sterren draaien om elkaar heen in een baan die kleiner is dan de baan die de aarde rond de zon trekt.

Interessant
Mede doordat de banen van de drie sterren zo klein zijn, is het stersysteem bijzonder interessant. Onderzoekers kunnen de sterren – die ook nog eens veel compacter zijn dan onze zon – gebruiken om de zwaartekracht te bestuderen. En dan met name het ‘sterke equivalentieprincipe’, te vinden in de door Albert Einstein geformuleerde algemene relativiteitstheorie. Volgens dit principe is het effect van zwaartekracht op een voorwerp niet afhankelijk van de interne structuur van dat voorwerp. Onderzoekers Scott Ransom: “Dit drievoudige systeem geeft ons het beste kosmische lab ooit om de werking van dit soort systemen te begrijpen, en om problemen met algemene relativiteit te toetsen, die zich onder zulke extreme condities kunnen voordoen.”

Op de afbeelding

Op de afbeelding boven aan dit artikel ziet u het drievoudig stersysteem. Helemaal links de pulsar. Daaromheen draait een witte dwerg. En om die twee sterren cirkelt weer (rechtsboven) een tweede witte dwerg (die overigens veel koeler is dan de witte dwerg die op relatief kleine afstand rond de pulsar cirkelt.

Waarnemen
Maar voordat het systeem gebruikt kon worden als ‘zwaartekracht-lab’, moesten de onderzoekers eerst zoveel mogelijk over het systeem – en met name de pulsar – te weten komen. “Het was een indrukwekkende waarneemcampagne,” vindt onderzoeker Jason Hessels. “Een tijd lang hebben we de pulsar iedere dag waargenomen, om te kunnen bepalen hoe hij rond zijn twee begeleiders draait. Terwijl we honderden terabytes aan data verwerkten, hebben we ook een precisiemodel van het systeem gemaakt.”

Hoe werkt het?
Maar hoe kunnen onderzoekers aan de hand van dit systeem nu Einsteins sterke equivalentieprincipe testen? Ze gebruiken daarvoor de experimentele massa’s van de sterren zelf en hun verschillende massa’s en gravitationele bindingsenergie. “Door het kloksignaal van de pulsar te gebruiken, zijn we hiermee begonnen,” vertelt onderzoeker Anne Archibald. “We zijn ervan overtuigd dat onze tests gevoeliger zullen zijn dan elke eerdere poging om een afwijking te vinden in het sterke equivalentsprincipe.”

De onderzoekers zijn blij met de ontdekking van het systeem. Het is een zeer geschikt ‘laboratorium’ om Einsteins principe te testen. En dat is best uniek: de Melkweg zou maar weinig van dit soort systemen bevatten.