Ilustrácia umelca, ktorá ťahá rám Lense-Thirringa v dôsledku rotujúceho bieleho trpaslíka v binárnom systéme PSR J1141-6545.
(Obrázok: © Mark Myers, Centrum excelentnosti ARC pre gravitačné zisťovanie vĺn (OzGrav))
Spôsob, akým sa tkanivo priestoru a času krúti vo vesmírnej vírivke okolo mŕtvej hviezdy, potvrdil ďalšiu predpoveď Einsteinova teória všeobecnej relativity, nová štúdia zistí.
Táto predpoveď je jav známy ako pretiahnutie snímky alebo efekt Lense-Thirringa. Uvádza sa v ňom, že časopriestor sa prekrúti okolo mohutného rotujúceho tela. Napríklad si predstavte, že Zem bola ponorená do medu. Keď sa planéta otáčala, med okolo nej by sa točil - a to isté platí s časopriestorom.
Zistili sa satelitné experimenty rám pretiahnutia v gravitačnom poli rotujúcej Zeme, ale účinok je mimoriadne malý, a preto je náročné ho zmerať. Objekty s väčšou hmotnosťou a silnejšími gravitačnými poľami, ako sú bieli trpaslíci a neutrónové hviezdy, ponúkajú väčšiu šancu vidieť tento jav.
Vedci sa zamerali na PSR J1141-6545, mladý pulzár asi 1,27-násobok hmotnosti slnka. Pulzár sa nachádza 10 000 až 25 000 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Musca (muška), ktoré je blízko slávnej súhvezdia Južného kríža.
Pulzár je rýchlo sa otáčajúca neutrónová hviezda, ktorá vyžaruje rádiové vlny pozdĺž svojich magnetických pólov. (Neutrónové hviezdy sú mŕtvoly hviezd, ktoré zahynuli pri katastrofických výbuchoch známych ako supernovy; gravitácia týchto zvyškov je dostatočne silná na to, aby spolu s elektrónmi rozdrtila protóny na neutróny.)
PSR J1141-6545 krúti bieleho trpaslíka s hmotnosťou približne rovnakou ako slnko. Bieli trpaslíci sú nadbytočné jadrá zemských hviezd mŕtvych hviezd, ktoré zostávajú pozadu po tom, ako hviezdy priemernej veľkosti vyčerpali palivo a zbavili svoje vonkajšie vrstvy. Naše slnko jedného dňa skončí ako biely trpaslík a viac ako 90% všetkých hviezd v našej galaxii.
Pulzár obieha okolo bieleho trpaslíka na pevnom, rýchlom obežnom dráhe kratšom ako 5 hodín, prelietajúcom vesmírom rýchlosťou 1 milión km / h, s maximálnym rozdelením medzi hviezdami sotva väčšími ako je veľkosť nášho slnka. vedúci autor Vivek Venkatraman Krishnan, astrofyzik z Inštitútu Maxa Plancka pre Radio Astronomy v nemeckom Bonne, uviedol pre agentúru Space.com.
Vedci merali, kedy pulzy z pulzaru dorazili na Zem s presnosťou do 100 mikrosekúnd za obdobie takmer 20 rokov, pomocou rádiových ďalekohľadov Parkes a UTMOST v Austrálii. Toto im umožnilo odhaliť dlhodobý posun v spôsobe, akým sa obežné dráhy pulzaru a bieleho trpaslíka obiehali.
Po odstránení ďalších možných príčin tohto driftu vedci dospeli k záveru, že to bolo výsledkom pretiahnutia rámu: Spôsob, akým rýchlo sa točiaci biely trpaslík ťahá na časopriestore, spôsobil, že sa obežná dráha pulzaru v priebehu času pomaly menila. Na základe úrovne presúvania rámu vedci vypočítali, že biely trpaslík víri okolo svojej osi asi 30 krát za hodinu.
Predchádzajúci výskum naznačoval, že biely trpaslík sa vytvoril pred pulzárom v tomto binárnom systéme. Jednou z predpovedí takýchto teoretických modelov je, že pred vznikom supernovy tvoriacej pulzary progenitor pulzaru v priebehu asi 16 000 rokov vrhol hmotu hmoty takmer 20 000 zemských hmôt na bieleho trpaslíka, čím sa zvýšila jeho rýchlosť rotácie.
„Systémy ako PSR J1141-6545, kde je pulzár mladší ako biely trpaslík, sú pomerne zriedkavé,“ uviedol Venkatraman Krishnan. Nová štúdia „potvrdzuje dlhodobú hypotézu o tom, ako vznikol tento binárny systém, niečo, čo bolo navrhnuté pred dvadsiatimi rokmi.“
Vedci poznamenali, že ťahaním snímok poskytli pohľad na rotujúcu hviezdu, ktorá ju spôsobila. V budúcnosti môžu používať podobnú metódu na analýzu binárnych neutrónových hviezd, aby sa dozvedeli viac o svojom vnútornom zložení, „ktoré ešte po viac ako 50 rokoch ich pozorovania ešte nemáme,“ Venkatraman Povedal Krishnan. „Hustota hmoty vo vnútri neutrónovej hviezdy ďaleko presahuje to, čo sa dá dosiahnuť v laboratóriu, takže existuje veľa novej fyziky, ktorá sa dá naučiť pomocou tejto techniky na zdvojenie neutrónových hviezdnych systémov.“
Vedci podrobne ich zistenia online dnes (30. januára) v časopise Science.
- Vo vnútri neutrónovej hviezdy (infographic)
- Čo sú pulzary?
- Na fotografiách: Einsteinov pokus o zatmení Slnka v roku 1919 testuje všeobecnú relativitu
