Η απεικόνιση του καλλιτέχνη για την οπισθοδρόμηση Lense-Thirring που προκύπτει από έναν περιστρεφόμενο λευκό νάνο στο σύστημα δυαδικών αστεριών PSR J1141-6545.
(Εικόνα: © Mark Myers, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
Ο τρόπος με τον οποίο το ύφασμα του χώρου και του χρόνου περιστρέφεται σε μια κοσμική δίνη γύρω από ένα νεκρό αστέρι επιβεβαίωσε μια ακόμη πρόβλεψη από Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, ανακαλύπτει μια νέα μελέτη.
Αυτή η πρόβλεψη είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως σύρσιμο πλαισίου ή το φαινόμενο Lense-Thirring. Αναφέρει ότι ο χωροχρόνος θα περιστρέφεται γύρω από ένα τεράστιο περιστρεφόμενο σώμα. Για παράδειγμα, φανταστείτε τη Γη βυθισμένη στο μέλι. Καθώς ο πλανήτης περιστράφηκε, το μέλι γύρω του στροβιλίστηκε - και το ίδιο ισχύει και για τον χωροχρόνο.
Εντοπίστηκαν δορυφορικά πειράματα σέρνοντας πλαίσιο στο βαρυτικό πεδίο της περιστρεφόμενης Γης, αλλά το αποτέλεσμα είναι εξαιρετικά μικρό και, ως εκ τούτου, ήταν δύσκολο να μετρηθεί. Αντικείμενα με μεγαλύτερες μάζες και πιο ισχυρά βαρυτικά πεδία, όπως λευκοί νάνοι και αστέρια νετρονίων, προσφέρουν καλύτερες πιθανότητες να δούμε αυτό το φαινόμενο.
Οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στο PSR J1141-6545, ένα νεαρό πάλσαρ περίπου 1,27 φορές τη μάζα του ήλιου. Το pulsar βρίσκεται 10.000 έως 25.000 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Musca (η μύγα), που βρίσκεται κοντά στον περίφημο αστερισμό του Southern Cross.
Το pulsar είναι ένα άστρο νετρονίων που περιστρέφεται γρήγορα και εκπέμπει ραδιοκύματα κατά μήκος των μαγνητικών πόλων του. (Αστέρια νετρονίων είναι πτώματα αστεριών που πέθαναν σε καταστροφικές εκρήξεις γνωστές ως σουπερνόβα · η βαρύτητα αυτών των υπολειμμάτων είναι αρκετά ισχυρή για να συνθλίψει τα πρωτόνια μαζί με τα ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν νετρόνια.)
Το PSR J1141-6545 περιβάλλει έναν λευκό νάνο με μάζα περίπου το ίδιο με τον ήλιο. Λευκοί νάνοι είναι οι πυκνοί πυρήνες μεγέθους Γης των νεκρών αστεριών που μένουν πίσω αφού τα αστέρια μέσου μεγέθους έχουν εξαντλήσει τα καύσιμα τους και ρίξουν τα εξωτερικά τους στρώματα. Ο ήλιος μας θα καταλήξει ως λευκό νάνος μια μέρα, όπως και περισσότερο από το 90% όλων των αστεριών στον γαλαξία μας.
Το pulsar περιστρέφεται γύρω από τον λευκό νάνο σε μια σφιχτή, γρήγορη τροχιά μήκους μικρότερης των 5 ωρών, εκτοξεύοντας το διάστημα περίπου 620.000 mph (1 εκατομμύριο km / h), με μέγιστο διαχωρισμό μεταξύ των αστεριών μόλις μεγαλύτερο από το μέγεθος του ήλιου μας, μελέτη Ο επικεφαλής συγγραφέας Vivek Venkatraman Krishnan, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Max Planck για τη ραδιοαστρονομία στη Βόννη της Γερμανίας, δήλωσε στο Space.com.
Οι ερευνητές μέτρησαν όταν οι παλμοί από το pulsar έφτασαν στη Γη με ακρίβεια εντός 100 μικροδευτερολέπτων για μια περίοδο σχεδόν 20 ετών, χρησιμοποιώντας τα ραδιοτηλεσκόπια Parkes και UTMOST στην Αυστραλία. Αυτό τους επέτρεψε να εντοπίσουν μια μακροπρόθεσμη μετατόπιση στον τρόπο που ο πάλσαρ και ο λευκός νάνος περιστρέφονται μεταξύ τους.
Αφού εξαλείφθηκαν άλλες πιθανές αιτίες αυτής της μετατόπισης, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν το αποτέλεσμα της συρόμενης κάμψης: Ο τρόπος με τον οποίο ο λευκός νάνος που περιστρέφεται γρήγορα στον χρόνο-χρόνο έχει προκαλέσει την τροχιά του πάλσαρ να αλλάξει αργά τον προσανατολισμό του με την πάροδο του χρόνου. Με βάση το επίπεδο σύρματος του πλαισίου, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι ο λευκός νάνος περιστρέφεται στον άξονα του περίπου 30 φορές την ώρα.
Προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι ο λευκός νάνος σχηματίστηκε πριν από το πάλσαρ σε αυτό το δυαδικό σύστημα. Μία πρόβλεψη τέτοιων θεωρητικών μοντέλων είναι ότι, προτού εμφανιστεί η σουπερνόβα που σχηματίζει pulsar, ο πρόγονος του pulsar έριξε σχεδόν 20.000 μάζες της Γης στον άσπρο νάνο κατά τη διάρκεια περίπου 16.000 ετών, ενισχύοντας τον ρυθμό περιστροφής του.
"Συστήματα όπως το PSR J1141-6545, όπου το pulsar είναι νεότερο από τον λευκό νάνο, είναι αρκετά σπάνια", δήλωσε ο Venkatraman Krishnan. Η νέα μελέτη "επιβεβαιώνει μια μακροχρόνια υπόθεση για το πώς δημιουργήθηκε αυτό το δυαδικό σύστημα, κάτι που προτάθηκε πριν από δύο δεκαετίες."
Οι ερευνητές σημείωσαν ότι χρησιμοποίησαν το σέρσιμο πλαισίων για να δώσουν μια εικόνα για το περιστρεφόμενο αστέρι που το προκάλεσε. Στο μέλλον, είπαν, μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια παρόμοια μέθοδο για να αναλύσουν τα αστέρια δυαδικών νετρονίων για να μάθουν περισσότερα για την εσωτερική τους σύνθεση, "η οποία, ακόμη και μετά από περισσότερα από 50 χρόνια παρατήρησής τους, δεν έχουμε ακόμη χειριστεί", Venkatraman Ο Κρίσναν είπε. "Η πυκνότητα της ύλης μέσα σε ένα αστέρι νετρονίων υπερβαίνει κατά πολύ αυτό που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα εργαστήριο, οπότε υπάρχει ένας πλούτος νέας φυσικής που πρέπει να μάθει χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική για να διπλασιάσουμε τα συστήματα αστεριών νετρονίων."
Οι επιστήμονες λεπτομερώς τα ευρήματά τους online σήμερα (30 Ιανουαρίου) στο περιοδικό Science.
- Μέσα σε ένα αστέρι νετρονίων (infographic)
- Τι είναι τα pulsars;
- Σε φωτογραφίες: Το πείραμα ηλιακής έκλειψης του 1919 του Αϊνστάιν ελέγχει τη γενική σχετικότητα
