Βρέθηκε μια ομάδα από δίδυμα ζευγάρια πάλσαρς. Ίσως μας αποκαλύψουν τα μυστικά της βαρύτητας

Από την ιστοσελίδα του περιοδικού Nature, Ιανουάριος 2004

Οι αστρονόμοι έχουν αντιληφθεί ότι ένα σπάνιο σύνολο διπλών αστέρων αποτελείται από δύο πάλσαρ. Η μοναδική αυτή ανακάλυψη θα τους επιτρέψει να ελέγξουν την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας με νέους τρόπους, και να καταλάβουν καλύτερα τις ενεργειακές δέσμες που γεννούν τα πάλσαρ. 

"Πρόκειται για μια κολοσσιαίας σημασίας ανακάλυψη," λέει ο Robert Massey του βασιλικού παρατηρητηρίου του Greenwich, στο Λονδίνο. Ο  Einstein πρόβλεψε την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων, αλλά δεν παρατηρήθηκαν ποτέ ως τώρα απευθείας. "Δεν υπάρχουν πολλά αντικείμενα στο διάστημα που να μπορούν να θεωρηθούν ικανές πηγές βαρυτικών κυμάτων, αλλά αυτή είναι πράγματι μια από τις υποψήφιες" λέει ο ίδιος.

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων δημοσίευσε πρώτη πληροφορίες για το δυαδικό σύστημα τον Δεκέμβριο, αλλά νόμισαν ότι το ζευγάρι αποτελείτο από ένα πάλσαρ και ένα αστέρι νετρονίων, ένα πράγματι εξωτικό ζευγάρι αστρονομικών σωμάτων. 

Τα πάλσαρ - περιστρεφόμενα άστρα γύρω από τον άξονά τους, εκπέμπουν κατευθυνόμενες δέσμες φωτός και ακτινοβολίας - αποκαλούνται συχνά: οι φάροι του σύμπαντος. Τα άστρα νετρονίων είναι τα απίστευτα πυκνά υπολείμματα, που απομένουν μετά την έκρηξη ενός σούπερνοβα. Η ανακάλυψη ότι το μικρότερο από τα δύο που θεωρήθηκε ως άστρο νετρονίων, είναι στην πραγματικότητα επίσης ένα πάλσαρ, κάνει το σύστημα ακόμη πιο ασυνήθιστο.  

Το αρχικό λάθος ήταν απλά θέμα κακής τύχης, λέει ο Andrew Lyne, διευθυντής του αστεροσκοπείου Jodrell Bank στη Βρετανία και ένας από τους ερευνητές της αρχικής ομάδας.

Καθώς τα δύο πάλσαρ κινούνται σπειροειδώς το ένα γύρω από το άλλο, το μεγαλύτερο άστρο εκτοξεύει ύλη εντός του μαγνητικού πεδίου του συντρόφου του, παραμορφώνοντας έτσι τη δέσμη της ακτινοβολίας του. "Ξοδέψαμε μόνο 4 λεπτά ερευνώντας κάθε περιοχή του ουρανού. Ήταν ζήτημα κακής τύχης που την πρώτη φορά που κοιτάξαμε στο σύστημα, το μικρότερο πάλσαρ ήταν πολύ αμυδρό για να το αντιληφθούμε," λέει ο Lyne.  

Ενώ το μεγαλύτερο πάλσαρ κάνει μια περιστροφή ανά 23 milliseconds, ο σύντροφός του κάνει μια περιστροφή ανά 2,8 seconds - λίγο πιο αργά από ένα δίσκο του πικάπ. 

Ο Lyne και οι συνεργάτες του σκέπτονται ότι το σύστημα σχηματίστηκε από το μεγαλύτερο πάλσαρ, καθώς απορρόφησε ύλη από ένα συνοδό άστρο, και περιστρεφόταν όλο και πιο γρήγορα καθώς απορροφούσε ύλη. Το συνοδό άστρο μετατράπηκε έτσι σε ένα δεύτερο, μικρότερο πάλσαρ μετά από μια έκρηξη που υπέστη, τύπου σούπερνοβα. 

Τα πάλσαρς στη παρούσα κατάστασή τους

Δυαδικά συστήματα άστρων σαν αυτό, πιστεύεται ότι εκπέμπουν βαρυτικά κύματα καθώς τα άστρα γυρίζουν το ένα γύρω από το άλλο, χάνοντας ενέργεια, ώσπου να πέσει το ένα πάνω στο άλλο σε μια σφοδρή σύγκρουση.

Οι δύο αστέρες νετρονίων βρίσκονται τόσο πολύ κοντά μεταξύ τους, τόση που ολόκληρο το ζευγάρι θα μπορούσε να χωρέσει άνετα μέσα στον Ήλιο. Για τον λόγο αυτόν περιφέρονται πολύ γρήγορα, ολοκληρώνοντας μία περιφορά ο ένας γύρω από τον άλλον σε κάτι παραπάνω από δύο ώρες.

Σε τόσο ακραίες καταστάσεις η Βαρύτητα του Νεύτωνα δεν ισχύει και πρέπει να αντικατασταθεί από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, η οποία προβλέπει ότι τα δύο αστέρια θα πρέπει να εκπέμπουν βαρυτικά κύματα και να πλησιάζουν ολοένα και πιο πολύ.

Η προσέγγιση αυτή θα ελαττώνει συνεχώς την περίοδο περιφοράς του ενός αστέρα γύρω από τον άλλον, και από την αλλαγή αυτή θα μπορέσουμε να ελέγξουμε με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν

Το τέλος του χορού θανάτου αυτών των παλσαρ αναμένεται σε 85 περίπου εκατομμύρια χρόνια, και θα συνοδευτεί από μια ακόμη γιγαντιαία αποδέσμευση βαρυτικών κυμάτων. 

Τέσσερα διαφορετικά φαινόμενα πέραν αυτών που εξηγούνται με την απλή Νευτώνεια βαρύτητα, και είναι συνεπή με τη θεωρία βαρύτητας του Einstein, έχουν ήδη μετρηθεί στο νέο σύστημα. 

Ο προσανατολισμός των δύο πάλσαρ δηλώνει ότι η ακτινοβολία του ενός κατευθύνεται μέσα από το μαγνητικό πεδίο του άλλου, δίνοντας στους επιστήμονες μια άνευ προηγουμένου ευκαιρίας να εξετάσουν τι συμβαίνει στην πολύ κοντινή περιοχή γύρω από ένα πάλσαρ.

"Στο παρελθόν μπορούσαμε να μαντέψουμε μόνο γύρω από αυτά τα θέματα", λέει ο Lyne. "Τώρα μπορούμε πραγματικά να τα παρατηρήσουμε". 

Η ανακάλυψη αυτού του ζεύγους υποδεικνύει ότι τέτοια συστήματα δεν είναι σπάνια στο Σύμπαν, γεγονός που μας κάνει να ελπίζουμε ότι τα τηλεσκόπια βαρυτικών κυμάτων που έχουμε κατασκευάσει θα κατορθώσουν να ανιχνεύσουν επιτέλους την τελευταία από τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που δεν έχει ως σήμερα επαληθευθεί πειραματικά.

Όμως ο διπλός πάλσαρ θα μας επιτρέψει να ερευνήσουμε και τη δομή της μαγνητόσφαιρας των αστέρων νετρονίων, δηλαδή της περιοχής γύρω από τον αστέρα που καταλαμβάνει το πανίσχυρο μαγνητικό πεδίο του.

Αυτό είναι δυνατό να γίνει χάρη σε μια ευτυχή σύμπτωση. Η τροχιά των μελών του διπλού συστήματος έχει τέτοιον προσανατολισμό ώστε τη βλέπουμε από το πλάι. Για τον λόγο αυτόν σε κάθε περιφορά το ένα αστέρι περνάει πίσω από το άλλο, έτσι ώστε η ακτινοβολία του καθενός διασχίζει τη μαγνητόσφαιρα του άλλου προτού φθάσει σ' εμάς. Με τον τρόπο αυτόν τα ραδιοκύματα που λαμβάνουν τα ραδιοτηλεσκόπια στη Γη μεταφέρουν πληροφορίες για τη δομή και τις ιδιότητες αυτής της περιοχής που ως σήμερα ήταν προσιτές μόνο με θεωρητικούς υπολογισμούς.

Αξίζει να σημειώσουμε ότι, σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, η διεύθυνση διάδοσης των ραδιοπαλμών θα αλλάξει στο μέλλον, οπότε και τα ραδιοτηλεσκόπιά μας δεν θα μπορούν πια να παρατηρήσουν τους πάλσαρ. Μπορούμε λοιπόν να πούμε ότι σε αυτή την περίπτωση η φύση φάνηκε γενναιόδωρη προς τους αστρονόμους, δίνοντάς τους μια σπάνια ευκαιρία να μελετήσουν φαινόμενα που δύσκολα θα συναντήσουν ξανά στο μέλλον.