Föreställ dig att du är en astronom med intressanta idéer om kosmos hemliga lagar. Som alla bra forskare planerar du ett experiment för att testa din hypotes. Och sedan plötsligt de dåliga nyheterna: det finns inget sätt att testa det, utom kanske en datorsimulering. Kosmiska föremål är för stora och obekväma att växa i en petriskål eller kollidera som subatomära partiklar.
Lyckligtvis finns det sällsynta platser i rymden där naturen utför sina egna experiment - som PSR J0337 + 1715. Detta trippelsystem observerades först 2012, och 2014 meddelade forskare officiellt dess upptäckt. Det ligger 4200 ljusår bort i stjärnbilden Oxen.
Tre döda stjärnkärnor snurrar i en dans som kan bekräfta - eller leda till revision - Einsteins idé om rymdtid. Insatserna är höga. På 1970-talet gav ett system av två döda stjärnor starka, om än omständighetsbevis, som stödjer Einsteins teori om allmän relativitet och att de gravitationella vågorna som LIGO så småningom fann fanns existerade. För detta arbete fick forskare Nobelpriset.
För att förstå PSR J0337 + 1715 som en del av experimentet föreslår Joshua Sokol med New Scientist att representera det som en fysisk plats. På ungefär samma avstånd från centrum av systemet, där jorden kretsar kring solen, ligger en kall vit dvärg, resterna av den stelnade kärnan i en stjärna som vår. Lite längre bort finns en varmare vit dvärg. Det borde "skrika ljust" på himlen, säger Scott Ransome från National Radio Astronomy Observatory i Virginia, som övervakar systemets observationer.
Varje 1,6 dag kretsar denna inre vita dvärg om en följeslagare som är osynlig för det blotta ögat. Men i röntgen- eller gammastrålsyn är de två vita dvärgarna relativt svaga jämfört med deras följeslagare, ett sfäriskt 24 kilometer långt objekt vars massa är en och en halv gånger solens massa.
Det är en pulsar, rest av en mycket större stjärna. Den roterar en gång var 2,73 millisekunder, som en kosmisk dammdemon. Varje rotation släpper en stråle av radiovågor till himlen som når jorden med varje rotation - vi använder dess ultra-exakta signaler som en kosmisk klocka. Och eftersom dessa kroppar har intensiva, trassliga gravitationsfält, och vi har klockor bundna till dem, skulle det vara oerhört bekvämt att testa Einstein.
Ransoms team följer pulsars tickning, mäter hur banorna i de tre kropparna förändras och jämför resultaten med förutsägelserna från Einsteins teori. De fokuserar särskilt på en idé.
Tänk på den apokryfiska berättelsen om Galileo på det lutande tornet i Pisa, som kastade föremål på marken för att visa att olika massor tar samma tid att resa på samma avstånd. Astronauten David Scott gjorde samma experiment på månen med en fjäder och hammare.
Kampanjvideo:
Principen om så kallad stark ekvivalens i generell relativitet fortsätter denna idé. Han hävdar att även föremål med sina egna tyngdfält bör reagera på tyngdkraften på samma sätt som andra.
Precis som med fjädrar och en hammare, bör den inre vita dvärgen och den mycket tyngre pulsaren uppträda på samma sätt under den gravitationella dragningen av den yttre vita dvärgen. Om inte kommer det inre parets bana att bli mer långsträckt än väntat - och likvärdighetsprincipen kommer att kränkas, och den allmänna relativiteten är fel.
Och då kommer det att bli chock och vördnad. Men en sådan chock kan förr eller senare förväntas, eftersom allmän relativitet är ökänd för att inte vilja bli vän med andra naturteorier.
"Någon annan teori om tyngdkraft än allmän relativitet förutsäger i grunden att en stark princip om likvärdighet kommer att misslyckas på någon nivå," säger Ransome.
Vid Pulsar-konferensen i Storbritannien i september hoppas Ransoms team att meddela nya resultat, med början med Anna Archibalds arbete, som kommer att testa likvärdighetsprincipen 50 till 100 gånger bättre än någonsin tidigare. De har inte gjort det ännu, säger Ransom, för det finns vissa datamönster som verkar bryta mot likvärdighetsprincipen som måste undersökas närmare.
"Naturligtvis kommer detta att vara kraftfullt, så vi vill se till att vi förstår uppgifterna korrekt", säger Ransom. För närvarande gör datorer fortfarande analys.
Vilka är chansen att folk kommer att bli upphetsade när arbetet går ut?
”De flesta tror att en stark princip om likvärdighet inte kan misslyckas på denna nivå. Detta är en av anledningarna till att vi ständigt slår våra huvuden mot väggen."
Kanske är PSR J0337 + 1715 det perfekta rymdsexperimentet: ett experiment där generell relativitet definitivt kommer att gå sönder, inte på papper, men helt säkert. Eller så väntar vi lite längre.
Ilya Khel
