Các nhà thiên văn học đã xác định được khối lượng và quỹ đạo của ba ngôi sao trong một hệ thống duy nhất. Tiếp theo, họ sử dụng hệ thống để nghiên cứu chi tiết trong lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein.
PSR? J0337 + 1715 là một xung milli giây, lần đầu tiên được tìm thấy trong một hệ thống ba với hai ngôi sao khác. Trong hình minh họa nghệ sĩ này, bạn thấy pulsar (trái) quay quanh bởi một ngôi sao lùn trắng nóng bỏng (ở giữa), cả hai đều quay quanh một sao lùn trắng lạnh lẽo (phải).
Các nhà thiên văn học rất phấn khích về một xung một phần nghìn giây ở trung tâm của hệ thống ba sao. Lần đầu tiên, họ đã tìm thấy một hệ thống ba có chứa một pulsar và nhóm khám phá nói rằng họ sẽ sử dụng các thuộc tính giống như đồng hồ pulsar để giúp mở khóa các bí mật của trọng lực. Các nhà thiên văn học này đang trình bày chi tiết về hệ thống sao độc đáo này vào ngày hôm nay (6 tháng 1 năm 2014) tại cuộc họp lần thứ 223 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Washington D.C.
Pulsar mili giây, PSR J0337 + 1715, quay gần 366 lần mỗi giây. Giống như một ngọn hải đăng, nó phát ra những chùm sóng vô tuyến với mỗi vòng quay. Một trong hai ngôi sao khác trong hệ thống là một ngôi sao lùn trắng trong quỹ đạo 1,6 ngày. Ngôi sao kia cũng là một sao lùn trắng trong quỹ đạo 327 ngày lớn hơn nhiều. Toàn bộ hệ thống - cách Trái đất 4.200 năm ánh sáng - được đóng gói vào một không gian nhỏ hơn quỹ đạo Trái đất của mặt trời.
Xem mô phỏng video về hệ thống ba có chứa PSR J0337 + 1715
Các xung Millisecond được cho là được hình thành trong vụ nổ siêu tân tinh. Khi siêu tân tinh phát nổ ra bên ngoài, nó cũng sụp đổ vào bên trong, nghiền nát ngôi sao ban đầu thành một quả cầu neutron dày đặc, quay cực nhanh, có từ tính cao: xung milli giây.
Các nhà thiên văn học nói về các hệ thống này như đồng hồ bởi vì họ quay với sự đều đặn như đồng hồ. Bởi vì nó trong một hệ thống ba, pulsar mili giây này sẽ được các nhà thiên văn học sử dụng cho các nghiên cứu mạnh mẽ về trọng lực. Theo Scott Ransom thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO), tác giả đầu tiên trên một bài báo được đăng trên tạp chí Nature ngày hôm qua (5 tháng 1 năm 2014):
Hệ thống ba sao này cung cấp cho chúng ta phòng thí nghiệm vũ trụ tốt nhất để tìm hiểu cách thức các hệ thống ba cơ thể đó hoạt động và có khả năng phát hiện các vấn đề với Thuyết tương đối rộng, mà một số nhà vật lý mong đợi nhìn thấy trong điều kiện khắc nghiệt như vậy.
Đặc biệt, những nhà thiên văn học này muốn nghiên cứu cái được gọi là Nguyên lý tương đương mạnh mẽ của Einstein Thuyết tương đối rộng.
Đây là Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh, một trong nhiều kính viễn vọng được sử dụng để nghiên cứu hệ thống xung puli giây. Kính thiên văn này rộng khoảng 100 yard và cao 485 feet, cao gần bằng những ngọn núi gần đó. Nó leo trong một thung lũng của dãy núi Allegheny để che chắn các quan sát khỏi sự can thiệp của radio. Hình ảnh qua Wikimedia Commons.
Để bắt đầu sử dụng pulsar làm đầu dò trọng lực, các nhà thiên văn học đã phải ghi lại càng nhiều xung càng tốt. Họ đã tiến hành cái mà họ gọi là chiến dịch quan sát huyền thoại của người Hồi giáo với Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh ở Tây Virginia, kính viễn vọng vô tuyến Arecibo ở Puerto Rico và Kính viễn vọng vô tuyến tổng hợp ASTRON Way Westerbork ở Hà Lan. Các quan sát của ASTRON được dẫn dắt bởi nhà thiên văn học Jason Hessels, người nói
Trong một thời gian chúng tôi đã quan sát xung này mỗi ngày, chỉ để chúng tôi có thể hiểu được cách thức phức tạp mà nó đang di chuyển xung quanh hai ngôi sao đồng hành của nó.
Bằng cách đo cách đánh dấu của đồng hồ xung của đồng hồ pulsar khác nhau theo thời gian, họ có thể xác định hình dạng quỹ đạo và khối lượng của ba ngôi sao.
Tiến về phía trước, các nhà thiên văn học cho biết trong một thông cáo báo chí:
Hệ thống cung cấp cho các nhà khoa học cơ hội tốt nhất để phát hiện ra sự vi phạm một khái niệm gọi là Nguyên tắc tương đương mạnh mẽ. Nguyên tắc này là một khía cạnh quan trọng của lý thuyết tương đối rộng, và nói rằng tác động của trọng lực lên một cơ thể không phụ thuộc vào bản chất hoặc cấu trúc bên trong của cơ thể đó.
Hai minh họa nổi tiếng về nguyên tắc tương đương là Galileo đã thả hai quả bóng có trọng lượng khác nhau từ Tháp nghiêng Pisa (có thể là câu chuyện về ngày tận thế) và Chỉ huy Apollo 15 Dave Scott thả búa và lông chim ưng khi đứng trên bề mặt không có không khí mặt trăng vào năm 1971. Các phép đo laser khác nhau, sử dụng gương trên mặt trăng của các phi hành gia Apollo, hiện cung cấp các ràng buộc mạnh nhất về tính hợp lệ của nguyên tắc tương đương. Ở đây, các khối thực nghiệm là chính các ngôi sao, và các khối lượng và năng lượng liên kết hấp dẫn khác nhau của chúng sẽ phục vụ để kiểm tra xem tất cả chúng có rơi về phía nhau theo Nguyên tắc Tương đương mạnh hay không.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học rất phấn khích về một hệ thống ba sao chứa một xung thứ nghìn giây và hai sao lùn trắng. Một chiến dịch quan sát dài cho phép họ xác định được khối lượng và quỹ đạo của ba ngôi sao. Bây giờ họ có ý định sử dụng hệ thống để nghiên cứu nguyên tắc tương đương mạnh mẽ của Einstein Thuyết tương đối rộng. Họ đang trình bày kết quả của mình trong tuần này tại cuộc họp lần thứ 223 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ tại Washington D.C.
Đọc thêm: Một phòng thí nghiệm pulsar ba mili giây thách thức lý thuyết