Pulsarii cu găuri negre ar putea deţine “Sfântul Graal” al gravitaţiei

Pulsarii sunt stele dense de neutroni de mărimea unui oraş (raza lor se apropie de 10 km). Un pulsar, asemeni unui far, emite raze de radiaţii gama sau raze X atunci când se roteşte de câteva sute de ori pe secundă. Aceste caracteristici îi fac ideali pentru testarea validităţii teoriei relativităţii generale (teoria geometrică a gravitaţiei) publicată de Einstein între 1915 şi 1916.

“Pulsarii acţionează ca nişte ceasuri exacte, astfel încât orice deviere în pulsurile lor poate fi detectată”, a declarat Diego F. Torres, cercetător al Institutului de Ştiinţe Spaţiale (IEEC-CSIC). “Dacă vom compara măsurătorile efective cu corecţiile făcute la modelul pe care trebuie să îl folosim pentru ca predicţiile să fie corecte, putem stabili limite sau detecta direct devierea de la teorie”.

Aceste devieri pot avea loc dacă există un obiect masiv în apropierea pulsarului, precum o altă stea neutronică sau o pitică albă. Pitica albă este ceea ce rămâne în urma unei stele după ce acesta i se termină combustibilul. Până acum, sistemele binare formate din pulsari sau pulsar cu stea neutronică sau pitică albă au fost utilizate cu succes în verificarea teoriei gravitaţiei.

Anul trecut a fost detectat un pulsar lângă o gaură neagră supermasivă, Sagitarius A – cu o masă de milioane de ori mai mare decât a Soarelui – dar încă nu a fost descoperită combinaţia următoare: un pulsar ce orbitează o gaură neagră normală; adică, o gaură neagră cu o masă similară cu cea a stelelor.

Până acum, savanţii au considerat această combinaţie un adevărat Sfânt Graal al gravitaţiei, dar există cel puţin alte două combinaţii care ar putea fi şi mai eficiente, potriviu unui studiu susţinut de Torres şi fizicianul Manjari Bagchi, de la Centrul Internaţional pentru Ştiinţe Teoretice din India şi acum postdoctorand la IEEC-CSIC, ce a fost publicat în Jurnalul de Cosmologie şi Fizica Astroparticulelor.

Primul caz, sau prima combinaţie, are loc atunci când este încălcat aşa zisul principiu al echivalenţei puternice. Acest principiu al teoriei relativităţii indică faptul că mişcarea gravitaţională a unui corp pe care noi îl testăm depinde doar de poziţia sa în spaţiu-timp şi nu de compoziţia sa.

Celălalt caz are loc atunci când o persoană ia în considerare o potenţială variaţie în constanta gravitaţională care determină intensitatea atracţiei gravitaţionale dintre corpuri. Valoarea sa este G=6,67384(80) x 10-11 N m2/kg2. În ciuda faptului că este o constantă, este cunoscută ca având cea mai slabă acurateţe, cu o precizie de doar 1 la 10.000.

În aceste două cazuri specifice, combinaţia pulsar-gaură neagră nu ar fi un “sfânt graal” perfect, dar savanţii sunt nerăbdători să găsească această pereche deoarece ar putea fi folosită pentru a analiza majoritatea deviaţiilor.

De fapt, acesta este unul dintre obiectivele telescoapelor spaţiale cu raze X şi raze gamma (precum Chandra, NuStar sau Swift), sau ale telescoapelor mari cu unde radio care sunt construite în prezent, precum Square Kilometre Array (SKA) în Australia şi Africa de Sud.