Umetnikova ilustracija vlečenja okvirja Lense-Thirring, ki je posledica vrtečega se belega škrata v sistemu binarnih zvezd PSR J1141-6545.
(Slika: © Mark Myers, ARC Center odličnosti za odkrivanje gravitacijskih valov (OzGrav))
Način, kako se tkanina prostora in časa vrti v kozmičnem vrtincu okoli mrtve zvezde, je potrdil še eno napoved iz Einsteinova teorija splošne relativnosti, ugotavlja nova študija.
Ta napoved je pojav, ki ga poznamo kot vlečenje okvirja ali učinek Lense-Thirring. Navaja, da se bo prostor-čas vrtel okoli masivnega vrtečega se telesa. Na primer, predstavljajte si, da je bila Zemlja potopljena v med. Ko se je planet vrtel, se bo meden okoli njega vrtinčil - in to velja tudi za vesolje-čas.
Zaznani so bili satelitski poskusi okvir vleče v gravitacijsko polje vrteče se Zemlje, vendar je učinek izredno majhen in ga je zato težko izmeriti. Predmeti z večjimi masami in močnejšimi gravitacijskimi polji, kot so beli pritlikavci in nevtronske zvezde, ponujajo boljše možnosti za ogled tega pojava.
Znanstveniki so se osredotočili na PSR J1141-6545, mladi pulsar, približno 1,27-krat večji od sončne mase. Pulsar se nahaja 10.000 do 25.000 svetlobnih let od Zemlje v ozvezdju Musca (muha), ki je v bližini znamenitega ozvezdja Južni križ.
Pulsar je nevtronska zvezda, ki se hitro vrti, ki oddaja radio valove vzdolž svojih magnetnih polov. (Nevtronske zvezde so trupla zvezd, ki so umrle v katastrofalnih eksplozijah, znanih kot supernove; gravitacija teh ostankov je dovolj močna, da zdrobi protone skupaj z elektroni, da tvorijo nevtrone.)
PSR J1141-6545 obkroža beli pritlikavec z maso, približno enako sončni. Beli palčki so naddrta jedra mrtvih zvezd v velikosti Zemlje, ki so zaostala po tem, ko so zvezde povprečne velikosti izčrpale svoje gorivo in odplavile svoje zunanje plasti. Naše sonce bo nekega dne končalo kot beli škrat, prav tako več kot 90% vseh zvezd v naši galaksiji.
Pulsar kroži po belem škratu v tesni, hitri orbiti, dolgi manj kot 5 ur, ki leti skozi vesolje s približno 620.000 mph (1 milijon km / h), pri čemer je največja razdalja med zvezdami komajda večja od velikosti našega sonca, za Space.com je za Space.com povedal glavni avtor Vivek Venkatraman Krishnan, astrofizik z Inštituta Max Planck za radio astronomijo v Bonnu v Nemčiji.
Raziskovalci so z uporabo radijskih teleskopov Parkes in UTMOST v Avstraliji merili, kdaj so impulzi pulsarja na Zemljo prišli na natančnost v 100 mikrosekundah v obdobju skoraj 20 let. To jim je omogočilo, da zaznajo dolgotrajno premikanje med potjo orbusa in belega pritlikavca.
Po odpravi drugih možnih vzrokov tega nanosa so znanstveniki ugotovili, da je to posledica vlečenja okvirja: Način, kako se hitro vrti beli škrat v vesolju in času, je povzročilo, da je pulsartova orbita počasi spreminjala svojo usmeritev. Na podlagi stopnje vlečenja okvirja so raziskovalci izračunali, da se beli škrat vrtinči na svoji osi približno 30-krat na uro.
Dosedanje raziskave kažejo, da se je beli škrat pred pulsarjem oblikoval v tem binarnem sistemu. Predvidevanje takih teoretičnih modelov je, da je pred nastankom supernove, ki tvori pulsar, potomstvo pulsarja v približno 16.000 letih na beli škrat v vrednosti skoraj 20.000 mas Zemlje, kar je povečalo hitrost zavrtenja.
"Sistemi, kot je PSR J1141-6545, kjer je pulsar mlajši od belega pritlikavca, so precej redki," je dejal Venkatraman Krishnan. Nova študija "potrjuje dolgoletno hipotezo o tem, kako je nastal ta binarni sistem, nekaj, kar je bilo predlagano pred dvema desetletjema."
Raziskovalci so ugotovili, da so uporabili vlečenje okvirja, da bi dobili vpogled v vrtečo se zvezdo, ki ga je povzročila. V prihodnosti bodo, kot so dejali, lahko uporabili podobno metodo za analizo binarnih nevtronskih zvezd, če želite izvedeti več o njihovi notranji sestavi, "ki pa jih po več kot 50 letih opazovanja še ne bomo obravnavali," Venkatraman Je rekel Krišnan. "Gostota snovi znotraj nevtronske zvezde daleč presega tisto, kar je mogoče doseči v laboratoriju, zato je s to tehniko mogoče podvojiti številne nove fizike za podvojitev sistemov nevtronskih zvezd."
Znanstveniki podrobno njihove ugotovitve danes na spletu (30. januarja) v reviji Science.
- Znotraj nevtronske zvezde (infografski)
- Kaj so pulsari?
- Na fotografijah: Einsteinov eksperiment sončnega mrka iz leta 1919 preizkuša splošno relativnost
