Илюстрация на художника за изтегляне на кадър от Lense-Thirring в резултат на въртящо се бяло джудже в двоичната звездна система PSR J1141-6545.
(Изображение: © Марк Майерс, ARC Център за съвършенство за откриване на гравитационни вълни (OzGrav))
Начинът, по който тъканта на пространството и времето се завърта в космически водовъртеж около мъртва звезда, потвърди още едно предсказание от Теорията на Айнщайн за общата относителност, открива ново проучване.
Това предвиждане е феномен, известен като плъзгане на рамката или ефектът на трептене на обектива. В него се казва, че пространството-времето ще се завърти около масивно, въртящо се тяло. Например, представете си, че Земята е потопена в мед. Докато планетата се върти, медът около нея ще се завърти - и същото важи с пространството-времето.
Сателитни експерименти са открити плъзгане на рамката в гравитационното поле на въртяща се Земя, но ефектът е изключително малък и следователно е предизвикателство за измерване. Обекти с по-големи маси и по-мощни гравитационни полета, като бели джуджета и неутронни звезди, предлагат по-добри шансове да се види това явление.
Учените се фокусираха върху PSR J1141-6545, млад пулсар, около 1,27 пъти по-голям от масата на слънцето. Пулсарът се намира на 10 000 до 25 000 светлинни години от Земята в съзвездието Муска (муха), което е близо до известното съзвездие на Южен кръст.
Пулсар е бързо въртяща се неутронна звезда, която излъчва радиовълни по протежение на магнитните си полюси. (Нейтронни звезди са трупове на звезди, загинали при катастрофални експлозии, известни като свръхнови; гравитацията на тези остатъци е достатъчно мощна, за да смаже протоните заедно с електроните, за да образуват неутрони.)
PSR J1141-6545 кръжи бяло джудже с маса, приблизително същата като тази на слънцето. Бели джуджета са свръх плътни земни ядра на мъртви звезди, които са останали след като звездите със среден размер са изчерпали горивото си и са хвърлили външните си слоеве. Слънцето ни един ден ще се озове като бяло джудже, както и повече от 90% от всички звезди в нашата галактика.
Пулсарът обикаля около бялото джудже в плътна, бърза орбита с дължина по-малко от 5 часа, като се движи в космоса с около 620 000 мили / ч (1 милион км / ч), с максимално разделяне между звездите, едва по-голямо от размера на нашето слънце главният автор Vivek Venkatraman Krishnan, астрофизик от Института за радиоастрономия Макс Планк в Бон, Германия, каза за Space.com.
Изследователите измерват кога импулсите от пулсара пристигат на Земята с точност в рамките на 100 микросекунди за период от близо 20 години, използвайки радиотелескопите Parkes и UTMOST в Австралия. Това им позволи да открият дългосрочен дрейф по начина, по който пулсарът и бялото джудже орбит взаимно.
След елиминирането на други възможни причини за този дрейф учените стигат до заключението, че той е резултат от плъзгане на рамката: Начинът, по който бързо въртящото се бяло джудже се дърпа в пространството и времето, е причинил орбитата на пулсара бавно да променя ориентацията си във времето. Въз основа на нивото на влачене на рамката изследователите изчислиха, че бялото джудже се върти по оста си около 30 пъти в час.
Предишни изследвания сочат, че бялото джудже се е образувало преди пулсара в тази двоична система. Едно от предсказанията на такива теоретични модели е, че преди появата на свръхновата образуваща пулсар прародителът на пулсара хвърли близо 20 000 земни маси върху бялото джудже в продължение на около 16 000 години, повишавайки скоростта си на въртене.
"Системи като PSR J1141-6545, където пулсарът е по-млад от бялото джудже, са доста редки", каза Венкатраман Кришнан. Новото проучване "потвърждава дългогодишна хипотеза как е възникнала тази двоична система, нещо, което беше предложено преди две десетилетия."
Изследователите отбелязват, че те са използвали влачене на кадъра, за да дадат представа за въртящата се звезда, която го е причинила. В бъдеще, казаха те, те могат да използват подобен метод за анализиране на бинарните неутронни звезди, за да научат повече за техния вътрешен състав, "който дори след повече от 50 години наблюдение, ние все още не се справяме", Venkatraman - каза Кришнан. "Плътността на материята вътре в неутронна звезда далеч надвишава онова, което може да се постигне в лаборатория, така че има богатство от нова физика, която трябва да се научи с помощта на тази техника за удвояване на системи от неутронни звезди."
Учените подробно техните открития онлайн днес (30 януари) в списание Science.
- Вътре в неутронна звезда (инфографика)
- Какво представляват пулсарите?
- На снимки: експериментът на Айнщайн за слънчево затъмнение от 1919 г. тества общата относителност
