Umjetnikova ilustracija povlačenja okvira Lense-Thirring koja proizlazi iz rotirajućeg bijelog patuljka u binarnom sustavu PSR J1141-6545.
(Slika: © Mark Myers, ARC Centar izvrsnosti za otkrivanje gravitacijskih valova (OzGrav))
Način na koji se tkanina prostora i vremena vrti u kozmičkom vrtlogu oko mrtve zvijezde potvrdio je još jedno predviđanje Einsteinova teorija opće relativnosti, otkriva novo istraživanje.
To predviđanje je fenomen poznat podvlačenje okvira ili efekt Lense-Thirringa. U njemu se navodi da će se prostor-vrijeme okovati masivno, rotirajuće tijelo. Na primjer, zamislite da je Zemlja potopljena u med. Kako se planet okretao, med oko njega bi se vrtio - a isto vrijedi i za prostor-vrijeme.
Otkriveni su satelitski eksperimenti povlačenje okvira u gravitacijsko polje okretne Zemlje, ali je učinak izuzetno mali i, stoga, izazovno je izmjeriti. Objekti s većom masom i snažnijim gravitacijskim poljima, poput bijelih patuljaka i neutronskih zvijezda, nude bolje šanse da se ovaj fenomen vidi.
Znanstvenici su se usredotočili na PSR J1141-6545, mladi pulsar, oko 1,27 puta veći od sunčeve mase. Pulsar se nalazi na 10 000 do 25 000 svjetlosnih godina od Zemlje u sazviježđu Musca (muva), koje se nalazi u blizini poznatog zviježđa Južnog križa.
Pulsar je neutronska zvijezda koja se brzo vrti i koja emitira radio valove duž svojih magnetskih polova. (Neutronske zvijezde su leševi zvijezda koje su poginule u katastrofalnim eksplozijama poznatim kao supernove; gravitacija ovih ostataka je dovoljno moćna da zdrobi protone zajedno sa elektronima da formiraju neutrone.)
PSR J1141-6545 kruži bijelim patuljem s masom približno jednakom sunčevoj. Bijeli patuljci jesu jezgre mrtvih zvijezda veličine Zemlje koje su zaostale nakon što su zvijezde prosječne veličine iscrpile svoje gorivo i ispustile svoje vanjske slojeve. Naše će sunce jednog dana završiti kao bijeli patuljak, kao i više od 90% svih zvijezda u našoj galaksiji.
Pulsar kruži oko bijelog patuljka u tijesnoj, brzoj orbiti dugoj manje od 5 sati, jureći kroz svemir s oko 620.000 mph (1 milijun km / h), s maksimalnim razdvajanjem između zvijezda jedva većim od veličine našeg sunca, glavni autor Vivek Venkatraman Krishnan, astrofizičar iz Instituta Max Planck za radio astronomiju u Bonnu u Njemačkoj, rekao je za Space.com.
Istraživači su mjerili kada su impulsi iz pulsara stigli na Zemlju s točnošću unutar 100 mikrosekundi u razdoblju od gotovo 20 godina, koristeći radio teleskope Parkes i UTMOST u Australiji. To im je omogućilo da otkriju dugotrajno pomicanje na način na koji se pulsar i bijeli patuljak orbitiraju jedni drugima.
Nakon što su uklonili druge moguće uzroke ovog pomicanja, znanstvenici su zaključili da je to rezultat povlačenja okvira: Način na koji se brzo okreće bijeli patuljak u prostor-vremenu, prouzrokovalo je da pulsarbita orbita polako mijenja orijentaciju tijekom vremena. Na temelju razine povlačenja okvira, istraživači su izračunali da se bijeli patuljak vrti na svojoj osi oko 30 puta na sat.
Prethodna su istraživanja sugerirala da se bijeli patuljak formirao prije pulsara u ovom binarnom sustavu. Jedno predviđanje takvih teorijskih modela jest da je, prije pojave supernove koja stvara pulsar, porijeklom pulsar tokom oko 16.000 godina na bijelog patuljka bacio gotovo 20 000 zemaljskih masa u vrijednosti materije, pojačavajući brzinu spinovanja.
"Sustavi poput PSR J1141-6545, u kojima je pulsar mlađi od bijelog patuljaka, prilično su rijetki", rekao je Venkatraman Krishnan. Nova studija "potvrđuje dugogodišnju hipotezu o tome kako je nastao ovaj binarni sustav, nešto što je predloženo prije dva desetljeća."
Istraživači su primijetili da su koristili povlačenje okvira kako bi dobili uvid u rotirajuću zvijezdu koja ga je uzrokovala. U budućnosti, rekli su, oni mogu upotrijebiti sličnu metodu za analizu binarnih neutronskih zvijezda kako bi saznali više o njihovom unutarnjem sastavu, "koji čak i nakon više od 50 godina promatranja njih još uvijek nemamo poteškoće", Venkatraman Rekao je Krishnan. "Gustoća materije unutar neutronske zvijezde daleko nadmašuje ono što se može postići u laboratoriju, tako da postoji mnoštvo nove fizike koja se može naučiti pomoću ove tehnike za udvostručavanje sustava neutronskih zvijezda."
Znanstvenici detaljno njihovi nalazi online danas (30. siječnja) u časopisu Science.
- Unutar neutronske zvijezde (infografski)
- Što su pulsari?
- Na fotografijama: Einsteinov eksperiment pomračenja Sunca iz 1919. testira opću relativnost
