Εντοπίστηκε πιθανό pulsar στο κέντρο του Γαλαξία: Το απόλυτο τεστ για τη θεωρία του Αϊνστάιν

Μια ανακάλυψη που οι αστρονόμοι περίμεναν δεκαετίες φαίνεται πως αναδύεται μέσα από τον θόρυβο του Σύμπαντος. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια, σε συνεργασία με το πρόγραμμα Breakthrough Listen, εντόπισαν ένα ενδιαφέρον ραδιοσήμα που προέρχεται από την «καρδιά» του Γαλαξία μας. Αν οι αρχικές ενδείξεις επαληθευτούν, δεν μιλάμε απλώς για ένα νέο ουράνιο σώμα, αλλά για το απόλυτο εργαστήριο φυσικής: ένα πάλσαρ σε τροχιά γύρω από τον Τοξότη Α* (Sgr A*), τη supermassive μαύρη τρύπα που δεσπόζει στο κέντρο του Milky Way.

Το σήμα, το οποίο φαίνεται να επαναλαμβάνεται κάθε 8,19 χιλιοστά του δευτερολέπτου, εντοπίστηκε στο πλαίσιο της έρευνας «Breakthrough Listen Galactic Center Survey». Πρόκειται για μια από τις πιο ευαίσθητες αναζητήσεις που έχουν πραγματοποιηθεί ποτέ στα ραδιοκύματα, με στόχο την χαρτογράφηση της δυναμικής και πολύπλοκης κεντρικής περιοχής του Γαλαξία. Η μελέτη φέρει την υπογραφή της Δρ. Karen I. Perez, απόφοιτου του Κολούμπια, και ανοίγει τον δρόμο για μετρήσεις ακριβείας που μέχρι πρότινος θεωρούνταν αδύνατες.

Το χρονόμετρο του Σύμπαντος και η Γενική Σχετικότητα

Γιατί όμως αυτό το συγκεκριμένο σήμα προκαλεί τέτοια αναταραχή στην επιστημονική κοινότητα; Η απάντηση κρύβεται στη φύση των πάλσαρ. Τα πάλσαρ (pulsars) είναι αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με ιλιγγιώδη ταχύτητα, εκπέμποντας δέσμες ραδιοκυμάτων που σαρώνουν το Διάστημα σαν φάροι. Η περιοδικότητά τους είναι τόσο σταθερή που συχνά παρομοιάζονται με τα ακριβέστερα ατομικά ρολόγια που διαθέτουμε στη Γη.

Όταν ένα τέτοιο «κοσμικό ρολόι» βρίσκεται κοντά σε ένα αντικείμενο με τεράστια βαρύτητα, όπως η μαύρη τρύπα Τοξότης Α* (η οποία έχει μάζα 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας), η συμπεριφορά του αλλάζει με τρόπους που προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Η βαρύτητα καμπυλώνει τον χωροχρόνο, προκαλώντας καθυστερήσεις στην άφιξη των παλμών στη Γη.

Ο Σλάβκο Μπογκντάνοφ, ερευνητής στο Εργαστήριο Αστροφυσικής του Κολούμπια και συν-συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί πως οποιαδήποτε εξωτερική επιρροή, όπως η βαρυτική έλξη ενός γιγαντιαίου αντικειμένου, εισάγει ανωμαλίες στη σταθερή άφιξη των παλμών. Αυτές οι ανωμαλίες μπορούν να μετρηθούν και να μοντελοποιηθούν. Αν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη του πάλσαρ σε τόσο κοντινή απόσταση από τη μαύρη τρύπα, οι επιστήμονες θα έχουν στα χέρια τους το τέλειο εργαλείο για να ελέγξουν αν οι προβλέψεις του Αϊνστάιν ισχύουν ακόμα και στις πιο ακραίες συνθήκες βαρύτητας που γνωρίζουμε.

Το «πρόβλημα των χαμένων πάλσαρ»

Η ανακάλυψη αυτή αποκτά ακόμη μεγαλύτερη βαρύτητα αν αναλογιστεί κανείς το λεγόμενο «πρόβλημα των χαμένων πάλσαρ». Θεωρητικά, το κέντρο του Γαλαξία θα έπρεπε να σφύζει από ζωή πάλσαρ. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι δυσκολεύονταν να τα εντοπίσουν. Η πυκνή διαστρική ύλη, η σκόνη και τα αέρια που παρεμβάλλονται ανάμεσα στη Γη και το κέντρο του Γαλαξία προκαλούν σκέδαση των ραδιοκυμάτων, θολώνοντας το σήμα και καθιστώντας την ανίχνευση εξαιρετικά δύσκολη.

Η ομάδα της Perez κατάφερε να υπερκεράσει αυτά τα εμπόδια χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές ανάλυσης και υψηλές συχνότητες παρατήρησης, οι οποίες επηρεάζονται λιγότερο από τη διαστρική σκέδαση. Το σήμα των 8,19 ms ανήκει στην κατηγορία των millisecond pulsars (MSPs), τα οποία φημίζονται για την εξαιρετική σταθερότητά τους, γεγονός που τα καθιστά ιδανικούς υποψηφίους για πειράματα βαρυτικής φυσικής.

Η επιστήμη ανοίγει τα χαρτιά της

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία αυτής της ανακάλυψης είναι η προσέγγιση της ερευνητικής ομάδας. Αντί να κρατήσουν τα δεδομένα κλειστά μέχρι την οριστική επιβεβαίωση, το πρόγραμμα Breakthrough Listen αποφάσισε να δημοσιοποιήσει τις παρατηρήσεις. Αυτή η κίνηση επιτρέπει σε αστρονόμους από όλο τον κόσμο να εξετάσουν τα δεδομένα, να πραγματοποιήσουν τις δικές τους ανεξάρτητες αναλύσεις και να συμβάλουν στην επαλήθευση του υποψηφίου πάλσαρ.

Η Κάρεν Πέρεζ δήλωσε αισιόδοξη για το μέλλον, τονίζοντας ότι οι επακόλουθες παρατηρήσεις θα είναι καθοριστικές. «Αν επιβεβαιωθεί, αυτό το σήμα θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα όχι μόνο τον δικό μας Γαλαξία αλλά και τη Γενική Σχετικότητα στο σύνολό της», ανέφερε χαρακτηριστικά.

Τι σημαίνει για το μέλλον;

Είμαστε μπροστά σε μια σπάνια στιγμή όπου η θεωρητική φυσική συναντά την παρατηρησιακή αστρονομία στο υψηλότερο δυνατό επίπεδο. Αν το σήμα αποδειχθεί ότι προέρχεται όντως από πάλσαρ κοντά στον Τοξότη Α*, θα ανοίξει ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση του σύμπαντος. Θα μπορέσουμε να μετρήσουμε με ακρίβεια τις ιδιότητες του χωροχρόνου γύρω από μια μαύρη τρύπα, να ελέγξουμε την αρχή της ισοδυναμίας και ίσως, να εντοπίσουμε ρωγμές στη θεωρία του Αϊνστάιν που θα οδηγήσουν σε νέα φυσική.

Προς το παρόν, τα ραδιοτηλεσκόπια παραμένουν στραμμένα στο κέντρο του Γαλαξία, προσπαθώντας να «κλειδώσουν» το σήμα.