Ilustrația artistului despre glisarea cadrelor cu lentilă care rezultă dintr-o pitică albă rotativă în sistemul de stele binare PSR J1141-6545.
(Imagine: © Mark Myers, Centrul de excelență ARC pentru descoperirea undelor gravitaționale (OzGrav))
Modul în care țesătura spațiului și a timpului se învârte într-un vârtej cosmic în jurul unei stele moarte a confirmat încă o predicție din Teoria relativității generale a lui Einstein, constată un nou studiu.
Această predicție este un fenomen cunoscut sub numele de glisare de cadru sau efectul Lense-Thirring. Aceasta afirmă că spațiul-timp se va transforma în jurul unui corp masiv, rotativ. De exemplu, imaginați-vă că Pământul au fost scufundate în miere. Pe măsură ce planeta se rotea, mierea din jurul ei se va învârti - și același lucru este valabil cu spațiul-timp.
Experimente prin satelit au detectat cadru care trage în câmpul gravitațional al Pământului rotativ, dar efectul este extraordinar de mic și, prin urmare, a fost dificil de măsurat. Obiectele cu mase mai mari și câmpuri gravitaționale mai puternice, cum ar fi piticele albe și stelele cu neutroni, oferă șanse mai bune de a vedea acest fenomen.
Oamenii de știință s-au concentrat pe PSR J1141-6545, un tânăr pulsar de aproximativ 1,27 ori mai mare decât soarele. Pulsarul este situat între 10.000 și 25.000 de ani lumină de Pământ, în constelația Musca (mușca), care se află în apropierea celebrei constelații Crucea de Sud.
Un pulsar este o stea cu neutroni cu rotire rapidă care emite unde radio de-a lungul polilor săi magnetici. (Stele neutronice sunt cadavre de stele care au murit în explozii catastrofale cunoscute sub numele de supernove; gravitatea acestor rămășițe este suficient de puternică pentru a zdrobi protonii împreună cu electronii pentru a forma neutroni.)
PSR J1141-6545 înconjoară un pitic alb cu o masă cam la fel cu cea a soarelui. Pitici albi sunt nucleele superdense ale stelelor moarte care au rămas în urmă după ce stelele de dimensiuni medii și-au epuizat combustibilul și și-au vărsat straturile exterioare. Soarele nostru va sfârși ca o pitică albă într-o zi, la fel ca peste 90% din toate stelele din galaxia noastră.
Pulsarul orbitează piticul alb într-o orbită strânsă, rapidă, mai mică de 5 ore, care se zvâcnește prin spațiu la aproximativ 620.000 mph (1 milion km / h), cu o separare maximă între stele abia mai mare decât dimensiunea soarelui nostru, studiază Vivek Venkatraman Krishnan, un astrofizician la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn, Germania, a declarat pentru Space.com.
Cercetătorii au măsurat când impulsurile de la pulsar au ajuns pe Pământ la o precizie la 100 de microsecunde într-o perioadă de aproape 20 de ani, folosind radiotehnologiile Parkes și UTMOST din Australia. Acest lucru le-a permis să detecteze o derivă pe termen lung în modul în care pulsarul și piticul alb se orbitează reciproc.
După ce au eliminat alte cauze posibile ale acestei derivați, oamenii de știință au ajuns la concluzia că acesta este rezultatul târârii cadrelor: Modul în care piticul alb care se învârte rapid se trage asupra spațiului-timp a făcut ca orbita pulsarului să-și schimbe orientarea lent în timp. Pe baza nivelului de tragere a cadrelor, cercetătorii au calculat că piticul alb se învârte pe axa sa de aproximativ 30 de ori pe oră.
Cercetările anterioare au sugerat că piticul alb s-a format înainte de pulsar în acest sistem binar. O predicție a unor astfel de modele teoretice este că, înainte de apariția supernovei care formează pulsar, progenitorul pulsarului a aruncat peste 20.000 de mase de masă a Pământului asupra piticului alb pe parcursul a aproximativ 16.000 de ani, sporindu-și rata de spin.
"Sisteme precum PSR J1141-6545, unde pulsarul este mai tânăr decât piticul alb, sunt destul de rare", a spus Venkatraman Krishnan. Noul studiu „confirmă o ipoteză de lungă durată a modului în care a ajuns acest sistem binar, ceva care a fost propus în urmă cu două decenii”.
Cercetătorii au remarcat că au folosit glisarea cadrelor pentru a oferi o perspectivă asupra stelei rotative care a provocat-o. În viitor, au spus aceștia, pot utiliza o metodă similară pentru a analiza stelele binare de neutroni pentru a afla mai multe despre compoziția lor internă, „care, chiar și după mai bine de 50 de ani de observare a acestora, nu avem încă un control”, Venkatraman Spuse Krishnan. "Densitatea materiei din interiorul unei stele cu neutroni depășește cu mult ceea ce se poate obține într-un laborator, așa că există o multitudine de fizici noi care trebuie învățate folosind această tehnică pentru a dubla sistemele cu stele neutronice."
Oamenii de știință au detaliat descoperirile lor online astăzi (30 ianuarie) în revista Science.
- În interiorul unei stele cu neutroni (infografic)
- Ce sunt pulsars?
- În fotografii: experimentul de eclipsă solară din 1919 al lui Einstein testează relativitatea generală
