Umělcova ilustrace tažení rámu Lense-Thirringa vyplývající z rotujícího bílého trpaslíka v binárním systému PSR J1141-6545.
(Obrázek: © Mark Myers, Centrum excelence ARC pro gravitační vlnový objev (OzGrav))
Způsob, jakým se tkanina prostoru a času víří v kosmické vířivce kolem mrtvé hvězdy, potvrdil další předpověď z Einsteinova teorie obecné relativity, nová studie najde.
Tato predikce je jev známý jako přetahování snímků nebo efekt Lense-Thirringa. Uvádí, že časoprostor se převalí kolem mohutného rotujícího těla. Představte si například, že Země byla ponořena do medu. Když se planeta otáčela, med kolem ní se kroužil - a to samé platí s časoprostorem.
Byly detekovány satelitní experimenty rám tažení v gravitačním poli rotující Země, ale účinek je mimořádně malý, a proto bylo náročné měřit. Objekty s větší hmotností a silnějšími gravitačními poli, jako jsou bílí trpaslíci a neutronové hvězdy, nabízejí větší šanci tento jev vidět.
Vědci se zaměřili na PSR J1141-6545, mladý pulsar asi 1,27krát větší než hmotnost Slunce. Pulsar se nachází 10 000 až 25 000 světelných let od Země v souhvězdí Musca (moucha), které je blízko slavné souhvězdí Jižního kříže.
Pulzar je rychle se otáčející neutronová hvězda, která emituje rádiové vlny podél svých magnetických pólů. (Neutronové hvězdy jsou mrtvoly hvězd, které zahynuly při katastrofických výbuchech známých jako supernovy; gravitace těchto zbytků je dostatečně silná, aby spolu s elektrony rozdrtila protony a vytvořila neutrony.)
PSR J1141-6545 krouží bílého trpaslíka s hmotností přibližně stejnou jako slunce. Bílé trpaslíky jsou superdense jádra zemské velikosti mrtvých hvězd, která zůstávají pozadu poté, co hvězdy průměrné velikosti vyčerpají palivo a zbaví své vnější vrstvy. Naše slunce jednoho dne skončí jako bílý trpaslík, stejně jako více než 90% všech hvězd v naší galaxii.
Pulsar obíhá kolem bílého trpaslíka na pevném, rychlém oběhu kratším než 5 hodin, vrhajícím se vesmírem rychlostí asi 1 milion km / h, s maximálním oddělením mezi hvězdami sotva větším, než je velikost našeho slunce, studujte vedoucí autor Vivek Venkatraman Krishnan, astrofyzik z Institutu Maxe Plancka pro rozhlasovou astronomii v německém Bonnu, řekl agentuře Space.com.
Vědci měřili, když pulsy z pulsaru dorazily na Zemi s přesností do 100 mikrosekund během období téměř 20 let, pomocí radioteleskopů Parkes a UTMOST v Austrálii. To jim umožnilo odhalit dlouhodobý drift ve vzájemném oběhu pulsaru a bílého trpaslíka.
Poté, co eliminovali další možné příčiny tohoto driftu, vědci dospěli k závěru, že to bylo výsledkem tažení rámu: Způsob, jakým rychle se točící bílý trpaslík táhne za časoprostorem, způsobil, že pulsarova orbita pomalu změnila orientaci v průběhu času. Na základě úrovně tažení rámu vědci vypočítali, že bílý trpaslík víří kolem své osy asi 30krát za hodinu.
Předchozí výzkum naznačil, že bílý trpaslík se vytvořil před pulsarem v tomto binárním systému. Jednou z předpovědí takových teoretických modelů je, že před vznikem supernovy tvořící pulsar předek pulsaru vrhl na bílého trpaslíka v průběhu přibližně 16 000 let hmotu hmoty téměř 20 000 hmot Země, čímž se zvýšila jeho rychlost rotace.
"Systémy jako PSR J1141-6545, kde je pulsar mladší než bílý trpaslík, jsou velmi vzácné," řekl Venkatraman Krishnan. Nová studie „potvrzuje dlouhodobou hypotézu o tom, jak tento binární systém vznikl, něco, co bylo navrženo před více než dvěma desetiletími.“
Vědci poznamenali, že pomocí tažení rámu poskytli vhled do rotující hvězdy, která ji způsobila. V budoucnu mohou říci, že mohou použít podobnou metodu k analýze binárních neutronových hvězd, aby se dozvěděli více o jejich vnitřním složení, „které ani po více než 50 letech jejich pozorování ještě nemáme úchyt,“ Venkatraman Řekl Krishnan. "Hustota hmoty uvnitř neutronové hvězdy daleko převyšuje to, čeho lze dosáhnout v laboratoři, takže existuje mnoho nových fyzikálních poznatků, které lze pomocí této techniky zdvojnásobit."
Vědci podrobně jejich zjištění online dnes (30. ledna) v časopise Science.
- Uvnitř neutronové hvězdy (infographic)
- Co jsou pulsary?
- Na fotografiích: Einsteinův pokus o zatmění Slunce z roku 1919 testuje obecnou relativitu
