Un team internazionale di astronomi ha indagato sulle dinamiche di un sistema stellare straordinario, composto da una stella di neutroni e due nane bianche. Lo studio conferma ancora una volta la validità delle teorie di Albert Einstein, anche in uno degli scenari più estremi che può offrire l'Universo. La teoria della relatività prevede che tutti gli oggetti all'interno di un campo gravitazionale cadano alla stessa velocità, indipendentemente dalla loro massa o densità. Fino ad oggi le equazioni di Einstein hanno superato tutti i test, dagli studi di laboratorio alle osservazioni di pianeti del Sistema Solare. Ma teorie alternative alla Relatività Generale prevedono che oggetti compatti con gravità estremamente forte, come le stelle di neutroni, si comportino in modo leggermente differente rispetto a oggetti di massa inferiore. Tale differenza sarebbe dovuta all'energia di legame gravitazionale di un oggetto compatto. Nel 2011 il Green Bank Telescope (GBT) della National Science Foundation (NSF) ha scoperto un laboratorio naturale per testare questa teoria in condizioni estreme: un sistema stellare triplo chiamato PSR J0337+1715 e localizzato a circa 4.200 anni luce dalla Terra. Il sistema contiene una stella di neutroni e una nana bianca che orbitano una attorno all'altra con periodo di 1,6 giorni, mentre un'altra nana bianca molto più distante orbita attorno alla coppia stellare con periodo di 327 giorni. "Questo è un sistema eccezionale. Non ne conosciamo altri del genere. È un laboratorio naturale unico per testare le teorie di Einstein", spiega Ryan Lynch del Green Bank Observatory, uno degli autori dello studio. Sin dalla sua scoperta il sistema è stato osservato regolarmente dal GBT, dal Westerbork Synthesis Radio Telescope nei Paesi Bassi, e dal radiotelescopio di Arecibo a Puerto Rico. Quando una stella massiccia consuma il suo combustibile nucleare e collassa sotto la sua stessa gravità per dar luogo a un'esplosione di supernova, può derivarne una stella di neutroni, un oggetto estremamente denso, con raggio di una decina di chilometri ma fino a 2 volte più massiccio del Sole. Le stelle di neutroni hanno forti campi magnetici e sono trottole prodigiose. In questo caso la stella di neutroni è una pulsar e ruota 366 volte al secondo, inviando segnali elettromagnetici estremamente regolari, in modo simile ad un faro cosmico. "Possiamo tener conto di ogni singolo impulso emesso dalla stella di neutroni sin dall'inizio delle osservazioni. Siamo in grado di stabilire la sua posizione entro poche centinaia di metri", afferma Anne Archibald dell'University of Amsterdam, a guida dello studio. "Se le teorie alternative a quella di Einstein fossero corrette, la stella di neutroni e la nana bianca interna dovrebbero ognuna cadere in modo differente verso la nana bianca esterna. La nana bianca interna non è così massiccia e compatta come la stella di neutroni, quindi ha meno energia di legame gravitazionale", spiega Scott Ransom del National Radio Astronomy Observatory. In altre parole, la stella di neutroni e la nana bianca interna dovrebbero essere influenzate in modo differente dalla gravità della nana bianca esterna al sistema binario.
Grazie a osservazioni meticolose e calcoli attenti, il team è stato in grado di testare la gravità del sistema utilizzando gli impulsi della stella di neutroni, per scoprire che non esistono differenze rilevabili nel comportamento della stella di neutroni e della nana bianca interna, come previsto invece da teorie alternative alla Relatività Generale. Lo studio, pubblicato su Nature, conferma ancora una volta la validità delle teorie di Einstein, anche in caso di sistemi stellari ESTREMI.