(Timp citire: 3 - 4 minute)

Un rezultat de excepţie a fost obţinut recent în urma studiului unui trio de stele moarte: un pulsar şi două pitice albe. Măsurarea de precizie a perioadei pulsarului care formează un sistem binar cu una dintre piticele albe a permis confirmarea principiului puternic de echivalenţă al teoriei relativităţii generale a lui Einstein.


Teoria relativităţii generale a lui Einstein „leagă” materia, energia, spaţiul şi timpul: spaţiul şi timpul, o entitate unică, „spune” materiei şi energie cum să evolueze în scena cosmică, iar materia şi energia generează geometria spaţio-temporală.

Această teorie a fost verificată în numeroase experimente în laborator, dar şi în cadrul observaţiilor astronomice, fiind, la nivelul întregului Univers cea care descrie formarea şi evoluţia structurilor cosmice.


Este teoria lui Einstein valabilă în orice condiţii şi pentru orice obiect?

Oamenii de ştiinţă sunt convinşi că în anumite condiţii de densitate extremă a materiei şi, deci, de câmpuri gravitaţionale extrem de intense, teoria relativităţii generale va trebui modificată, întrucât efectele mecanicii cuantice, celălalt pilastru al fizicii moderne, devin importante inclusiv la nivelul structurii spaţiului şi al timpului. În prezent însă nu există o teorie confirmată a gravitaţiei cuantice. Când însă aceasta ar trebui să aibă efecte ce nu pot fi neglijate? Răspunsul este: pentru câmpuri gravitaţionale generate de obiecte extrem de dense.

În acest context recentul rezultat prezentat în cadrul unei reuniuni a American Astronomical Society de către un grup de astronomi de la Universitatea din Amsterdam este un rezultat de excepţie. Astronomii au reuşit să verifice teoria lui Einstein, în cazul specific al principiului puternic de echivalenţă, măsurând rămăşiţele a trei stele care au „murit” lăsând în urmă un pulsar şi două pitice albe.

Principul puternic de echivalenţă spune că inclusiv câmpurile gravitaţionale (ca forme de energie) simt atracţia gravitaţională şi că aceasta nu ar trebui să depindă de intensitatea acestor câmpuri atrase.

Dacă însă acest principiu nu mai este valabil pentru câmpuri gravitaţionale foarte intense, atunci ar trebui să existe diferenţe măsurabile. Este exact ceea ce au căutat să măsoare astronomii folosind pulsarul şi piticele albe.

Un pulsar (o stea neutronică a cărei radiaţie electromagnetică, sub formă de impulsuri, poate fi observată de pe Terra) este ceea ce rămâne dintr-o stea cu masă mai mare ca a Soarelui după ce aceasta „moare” – adică atunci când nu mai are combustibil pentru reacţiile nucleare care o menţin în viaţă. O stea neutronică are însă un diametru foarte mic – de circa 20-25 km, având deci un câmp gravitaţional extrem de puternic. Stelele de neutroni pot avea câmpuri magnetice intense, ceea ce duce la o emisie de radiaţie electromagnetică – steaua devenind un far cosmic: un pulsar cu o perioadă specifică. Astronomii au măsurat perioada unui pulsar, PSR J0337+1715, care se află într-un sistem binar cu o pitică albă.

Piticele albe sunt la rândul lor ceea ce rămâne dintr-o stea după ce a epuizat combustibilul, însă masa stelei inițiale este cam cât cea a Soarelui sau chiar mai mică. Piticele albe au dimensiuni mai mari decât stelele neutronice şi deci câmpuri gravitaţionale mai puţin intense.

Sistemul binar măsurat de astronomi, cel cu pulsarul PSR J0337+1715, se află în apropierea unei alte pitice albe, care exercită atracţie gravitaţională atât asupra pulsarului, cât şi asupra piticei albe. Dacă această atracţie gravitaţională ar depinde de intensitatea câmpului gravitaţional al pulsarului şi al piticei albe, atunci pulsarul s-ar apropia de pitica albă mai rapid decât pitica albă din sistemul binar, generând variaţiuni în perioada radiaţiei electromagnetice emise de pulsar. Astronomii nu au măsurat însă variaţiuni – cu o precizie de 0,16 miimi de procent, confirmând deci validitatea principiului puternic de echivalentă.

Teoria gravitaţiei cuantice mai are deci de aşteptat pentru a putea avea dovezi experimentale. Între timp teoreticienii lucrează la teorii precum teoria corzilor sau teoria gravitaţiei cuantice în bucle „eng. quantum loop”.

Astronomii încearcă să afle mai multe studiind găurile negre, unde sunt toţi convinşi că teoria lui Einstein nu mai este valabilă.