Pulsarer utmanar Einsteins relativitetsteori
Stillbild från en pulsaranimation. Astronomer använder pulsarer för att testa Einsteins relativitetsteori. (NASA)


Pulsarer är starkt magnetiska, snabbt roterande neutronstjärnor som avger strålning av radiovågar från sina magnetiska poler. Astronomerna använder dem för att testa Einsteins teorier och för att studera kärnfysik.

Neutronstjärnor som en gång varit enorma stjärnor som exploderat som supernovor har en större massa än vår sol, men de är bara stora som en mellanstor stad. Strålarna som avges av en pulsar kan fångas upp av radioteleskop på jorden när pulsarens rotation gör att de ligger i linje med vår planet. Detta gör det möjligt för astronomerna att mäta tiden mellan ”pulserna”.

Albert Einsteins allmänna relativitetsteori förutsäger hur gravitationen beter sig i vårt solsystem. Andra teorier tyder dock på att gravitationen uppför sig annorlunda inuti en neutronstjärna på grund av dess extremt täta inre struktur.

Tre pulsarforskare berättade om sina resultat vid ett möte för American Association for the Advancement of Science i Vancouver i Kanada den 19 februari.

Genom att noggrant notera tiden för pulsarernas pulsar kan vi mäta upp neutronstjärnornas egenskaper exakt”, sade Ingrid Stairs på University of British Columbia i Vancouver i ett pressmeddelande.

Flera omgångar av observationer har visat att pulsarernas rörelser inte är beroende av deras struktur, så allmänna relativitetsteorin går säker så här långt.”

Pulsarforskning kring binära system med ytterligare en neutronstjärna eller pulsar har också gett indirekta bevis för existensen av gravitationella vågor.

Enligt Einsteins teori ska massor som rör sig i vårt universum skapa störningar i rumtiden och forma gravitationella vågor. De kan vara direkt detekterbara genom övervakning av timingen för pulsarer som är spridda över Vintergatan, för att leta efter variationer som orsakats av rörelser från gravitationella vågor. Forskarna beskriver denna så kallade Pulsar Timing Array (PTA) som ett slags gigantiskt ”teleskop”.

Pulsarer är så extremt precisa tidsapparater att vi kan använda dem för att upptäckta gravitationella vågor i ett frekvensområde i vilket inget annat experiment kan vara känsligt nog”, sade Benjamin Stappers på Manchester universitet i Storbritannien i pressmeddelandet.

Sådana PTA skulle också kunna peka ut gravitationella vågor från dubbla supermassiva svarta hål och andra kosmiska händelser i vårt tidiga universum.

För tillfället kan vi bara sätta gränser för existensen av de mycket lågfrekventa vågor vi letar efter, men vi hoppas att nya teleskop kommer att resultera i direkta upptäckter inom ett decennium”, menar Stappers.

Densiteten hos pulsarer är mycket större än hos atomkärnor, och deras fysiska egenskaper förblir en gåta.

Genom att mäta neutronstjärnornas massor kan vi sätta begränsningar för deras inre fysik”, sade Scott Ransom på National Radio Astronomy Observatory i pressmeddelandet.

Bara under de senaste tre eller fyra åren har vi hittat en mängd enorma neutronstjärnor som, på grund av sina stora massor, utesluter en del exotiska förslag om vad som pågår i centrum av neutronstjärnor.”

Översatt från engelska.