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Investigaciones para pruebas de gravedad

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07 de mayo de 2021, 1:06 h

Nuevo telescopio para estudiar la teoría de la relatividad de Einstein y los objetos de mayor densidad en el universo. Con el telescopio sudafricano MeerKAT, los astrónomos estudian sistemáticamente las estrellas binarias pulsantes para realizar pruebas gravitacionales. Comunicado de prensa del Instituto Max Planck de Radioastronomía, Bonn.

6 de mayo de 2021: un grupo internacional de astrónomos liderado por el Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn y la Universidad de Columbia Británica (UBC) en Vancouver presenta los primeros resultados de un programa de observación a gran escala creado por el Sur. Radiotelescopio africano MeerKAT para probar las teorías de Einstein con una precisión sin precedentes. El programa se llamó púlsares binarios y relativistas. (RelBin) ¿Los primeros resultados se presentaron en un artículo publicado hoy en el Journal of Monthly Notices of the Royal Astronomical Society? Descrito.

La teoría de la relatividad general de Albert Einstein es una de las teorías mejor investigadas en física y actualmente es la mejor descripción de la gravedad, sin embargo, quedan preguntas, como la naturaleza de la materia oscura. ¿O “energía oscura”? Sin respuesta, y las posibles desviaciones de la relatividad general todavía están bajo investigación. Aquí, el estudio de púlsares binarios, estrellas de densidad extremadamente alta que actúan como balizas cósmicas y relojes de minutos, proporcionan conocimientos únicos que complementan otros experimentos, por ejemplo, con detectores de ondas gravitacionales o misiones de satélites.

Los púlsares tienen un tamaño de aproximadamente 15 millas y están compuestos principalmente de neutrones. Con masas de aproximadamente el doble de la masa del Sol, es el objeto más extremo del universo observable. Al rastrear su movimiento alrededor de un compañero potencial, otra estrella de neutrones o una “enana blanca” más grande, que es el núcleo expuesto de una estrella ordinaria al final de su vida, los radiotelescopios como MeerKAT en Sudáfrica pueden ubicarlos en sus propias órbitas. ¡por sólo unos 30 exactamente el metro! Esto puede revelar una serie de efectos relativistas en el movimiento orbital, como la emisión de ondas gravitacionales o los efectos sobre la propagación de la luz en campos gravitacionales intensos.

El Telescopio MeerKAT es un excelente radiotelescopio nuevo desarrollado por el Observatorio de Radioastronomía en Sudáfrica. (Saraw) fue construido y operado. Proporciona una alta sensibilidad debido a la señal establecida desde 64 antenas individuales, de 13 metros de largo. ¿Como parte de una gran propuesta de encuesta? MeerTime, dirigido por el profesor Matthew Biles de la Universidad de Swinburne en Australia, fue el proyecto “Púlsares relativos y binarios”. (RelBin) Bajo la dirección del Profesor Michael Kramer, Director de MPIfR, Bonn, y la Profesora Ingrid Steers, Universidad de British Columbia en Canadá, el mejor programa de ciencia propuesto para MeerKAT. El equipo de RelBin International junto con colegas de África, Australia, Europa y América del Norte están presentando ahora los primeros resultados de este programa.

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RelBin se enfoca principalmente en monitorear los efectos relativistas en los sistemas binarios de púlsares para permitir mediciones precisas de masas de estrellas de neutrones y pruebas de teorías gravitacionales. Incluso si solo se pueden esperar resultados detallados después de varios meses de observación, el equipo ya puede mostrar que las observaciones con MeerKAT generalmente mejoran los datos actuales de otros telescopios en un factor de 2-3, a veces en un orden de magnitud completo. Michael Kramer emocionado: ¡Meerkat se está desempeñando mejor de lo que esperábamos! Ahora podemos realizar experimentos que no solo llevarían unos 10 años con otros telescopios, sino que también podemos hacerlos con mucha más precisión.

Michael Kramer / MPIfR

Zoom en la imagenPSR J0737-3039A: El sistema de doble púlsar consta de dos púlsares (con períodos de 23 ms y 2,8 segundos) orbitando entre sí. El púlsar doble es uno de los observadores examinados como parte del programa RelBin.
(Foto: Michael Kramer / MPIfR)

Las fuentes examinadas incluyen el famoso sistema de púlsares dobles, en el que dos púlsares orbitan entre sí en solo 2,5 horas. La co-líder del proyecto Ingrid Stairs explica: “Ahora podemos examinar este sistema con más detalle. El sistema cambia constantemente su configuración orbital debido a efectos relativistas, y podemos seguir de cerca estos efectos para las pruebas de relatividad general”.

RelBin es el estudio más grande de púlsares dobles relativistas hasta la fecha y también tiene como objetivo aumentar el número de masas de estrellas de neutrones medidas con precisión. Dr. Vivek Venkatraman Krishnan, estudiante postdoctoral del MPIfR y coorganizador del trabajo, resume esto: ?? La masa de las estrellas de neutrones proporciona información sobre la densidad de los haces de materia en el universo. A través de las observaciones de MeerKAT de los efectos relativistas sobre el movimiento de las estrellas de neutrones en sistemas binarios, podemos medir sus masas con una precisión de aproximadamente el 1% o mejor, y posiblemente probar o excluir una serie de modelos propuestos por físicos nucleares. ??

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El equipo de Matthew Biles en la Universidad Tecnológica de Swinburne ha desarrollado una infraestructura de supercomputadora que recibe casi 300 millones de megabytes de entrada del telescopio todos los días y los convierte en datos científicamente utilizables. “MeerKAT es un excelente ejemplo de un proyecto científico global en el que expertos de todo el mundo se unen para construir una gran herramienta que pone a prueba las leyes de Einstein”, dice.

Observatorio Sudafricano de Radioastronomía (SARAO)

Zoom en la imagenAntenas de radio para la red de telescopios MeerKAT en la península de Karoo, Sudáfrica, bajo un cielo nocturno estrellado.
(Imagen: Observatorio de Radioastronomía en Sudáfrica (Saraw))

La Red de Telescopios Merkat operada por Saraw es el radiotelescopio más grande del hemisferio sur y uno de los dos dispositivos principales del Proyecto SKA, que se estableció en Sudáfrica. El radiotelescopio en el desierto de Karoo pronto será ampliado por la Sociedad Max Planck en cooperación con SARAO e INAF en Italia para incluir una serie de antenas reflectoras adicionales. Este proyecto llamado “MeerKAT +” mejorará las capacidades de MeerKAT. Posteriormente, el telescopio se integrará gradualmente en el telescopio medio SKAO. Las primeras observaciones científicas con el telescopio MeerKAT mejorado podrían comenzar ya en 2023, mientras que el telescopio aún se está probando.

Solo queremos felicitar a nuestros colegas sudafricanos por su gran desempeño. Estamos orgullosos y agradecidos de poder utilizar el telescopio con nuestros colegas africanos para nuestros estudios conjuntos. ¡Estén atentos para obtener resultados más emocionantes! Michael Kramer concluye.

Información de contexto
Uno de los Observatorios de Radioastronomía de Sudáfrica (SARAO), la Red de Telescopios MeerKAT, es el radiotelescopio más grande del hemisferio sur y uno de los dos instrumentos iniciales del Proyecto SKA, que estará en Sudáfrica. El radiotelescopio en el desierto de Karoo pronto se ampliará para incluir antenas adicionales equivalentes al proyecto Meerkat +. expandido. Posteriormente, el telescopio se integrará gradualmente en el proyecto SKA, y la construcción del telescopio comenzará pronto y continuará hasta 2028. Las primeras observaciones científicas con MeerKAT + podrían comenzar ya en 2023, durante las fases de prueba del telescopio.

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MeerTIME es una “propuesta de estudio grande” del Telescopio MeerKAT administrado por la Universidad Tecnológica de Swinburne. En cooperación con varios institutos australianos, así como con INAF, Universidad de Manchester, MPIfR, NRAO y SARAO.

????????????????????????????????????? ¿RelBin es un programa científico como parte de una “gran propuesta de encuesta”? MeerTime, para la investigación sistemática de sistemas binarios de púlsares para pruebas gravitacionales. El programa está moderado por el profesor Michael Kramer, director de MPIfR en Bonn, y la profesora Ingrid Stairs de la Universidad de British Columbia (UBC). El equipo de investigación internacional de RelBin incluye científicos de África, Australia, Europa y América del Norte.

El equipo de investigación editorial incluye a Michael Kramer, Ingrid H. Escaleras, Vivek Venkatraman Krishnan, Paolo C. Freire, Federico Abate, Matthew Biles, Marta Burgay, Sandra Bochner, David J. Champion, Ismail Cognard, Tasha Gautam, Marisa Geyer, Lucas Guillemot, Huanchen Hu, Gemma Janssen, Marcus E. Lower , Aditya Parthasarathy, Andrea Possenti, Scott Ransom, Daniel J. Rridon, Alessandro Ridolfi, Maciej Serylak, Ryan M. Shannon, Renée Spiewak, Gilles Theureau, Willem van Straten, Norbert Wex, Lucy S. Oswald, Betina Bosselt, Charlotte Soby, Ewoan Dr. Barr, Fernando Camilo, Benjamin Hugo, Andrew Jameson, Simon Johnston, Aris Carstrejo, Michael Keith y Stefan Usowski. Once autores (Kramer, Venkatraman Krishnan, Frere, Abatee, Champion, Gotham, He, Parthasarathy, Ridolfi, Wicks y Parr) pertenecen a MPIfR.

Originalveröffentlichung
Programa relativo binario MeerKAT: metas científicas y primeros resultados
M. Kramer y col.
Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), Vol.504, Número 2, junio de 2021, páginas 2094 2114),
DOI: doi.org/10.1093/mnras/stab375

Programa relativo binario MeerKAT: metas científicas y primeros resultados
arXiv-Preprint (Kramer et al.2021, MNRAS Volumen 504, Edición 2, junio de 2021, Páginas 2094 ?? 2114)

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Fuente: Instituto Max Planck de Radioastronomía