Kunstnerens illustration af linse-trækkende rammetrækning, der stammer fra en roterende hvid dværg i PSR J1141-6545 binært stjernesystem.
(Billede: © Mark Myers, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
Den måde, hvorpå rummet og tidens stof virvler rundt i en kosmisk boblebad omkring en død stjerne har bekræftet endnu en forudsigelse fra Einsteins teori om generel relativitet, finder en ny undersøgelse.
Denne forudsigelse er et fænomen, der er kendt som rammetrækning, eller Lense-Thirring-effekten. Den siger, at rumtid vil svøbe rundt i et massivt, roterende legeme. Forestil dig for eksempel, at Jorden var nedsænket i honning. Da planeten drejede, ville honningen omkring den hvirvle - og det samme gælder rum-tid.
Satelliteksperimenter har fundet ramme trækker i det tyngdefelt af roterende Jorden, men effekten er usædvanligt lille og har derfor været udfordrende at måle. Objekter med større masser og kraftigere tyngdefelter, såsom hvide dværge og neutronstjerner, giver bedre chancer for at se dette fænomen.
Forskere fokuserede på PSR J1141-6545, en ung pulsar omkring 1,27 gange solens masse. Pulsaren er placeret 10.000 til 25.000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Musca (fluen), som ligger nær den berømte sydkors-konstellation.
En pulsar er en hurtigt roterende neutronstjerne, der udsender radiobølger langs dens magnetiske poler. (Neutron stjerner er lig af stjerner, der døde i katastrofale eksplosioner kendt som supernovas; tyngden af disse rester er kraftig nok til at knuse protoner sammen med elektroner til dannelse af neutroner.)
PSR J1141-6545 cirkler en hvid dværg med en masse omtrent den samme som solens. Hvide dværge er de superdense jordstørrelse kerner af døde stjerner, der er efterladt efter gennemsnitlige stjerner har opbrugt deres brændstof og kaste deres ydre lag. Vores sol ender som en hvid dværg en dag, ligesom mere end 90% af alle stjerner i vores galakse.
Pulsaren kredser rundt om den hvide dværg i en tæt, hurtig bane, der er mindre end 5 timer lang, og kaster sig gennem rummet ved ca. 620.000 km / t (1 million km / t), med en maksimal adskillelse mellem stjernerne, der næppe er større end størrelsen på vores sol, undersøg hovedforfatter Vivek Venkatraman Krishnan, en astrofysiker ved Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, fortalte Space.com.
Forskerne målte, da pulser fra pulsaren ankom til Jorden med en nøjagtighed inden for 100 mikrosekunder over en periode på næsten 20 år ved hjælp af Parkes og UTMOST radioteleskoper i Australien. Dette gjorde det muligt for dem at opdage et langsigtet drift i den måde pulsar og hvid dværg kredser om hinanden.
Efter at have fjernet andre mulige årsager til dette drift, konkluderede videnskabsmændene, at det var resultatet af rammetrækning: Den måde, hvorpå den hurtigt roterende hvide dværg trækker i rumtid, har forårsaget, at pulsars bane langsomt ændrer sin orientering. Baseret på niveauet for trækning af rammen beregnet forskerne, at den hvide dværg hvirvler rundt på sin akse cirka 30 gange i timen.
Tidligere forskning antydede, at den hvide dværg blev dannet før pulsaren i dette binære system. En forudsigelse af sådanne teoretiske modeller er, at før den pulsar-dannende supernova fandt sted, skød stamfæsen til pulsaren næsten 20.000 jordmasser værdi af stof på den hvide dværg i løbet af omkring 16.000 år, hvilket øgede sin omdrejningshastighed.
"Systemer som PSR J1141-6545, hvor pulsaren er yngre end den hvide dværg, er ret sjældne," sagde Venkatraman Krishnan. Den nye undersøgelse "bekræfter en langvarig hypotese om, hvordan dette binære system blev til, noget, der blev foreslået for over to årtier siden."
Forskerne bemærkede, at de brugte rammetrækning for at give indsigt i den roterende stjerne, der forårsagede den. I fremtiden, sagde de, kan de bruge en lignende metode til at analysere binære neutronstjerner for at lære mere om deres interne sammensætning, "som vi, selv efter mere end 50 år iagttagelse af dem, endnu ikke har et greb om," Venkatraman Sagde Krishnan. "Materiale densitet inde i en neutronstjerne overstiger langt, hvad der kan opnås i et laboratorium, så der er et væld af ny fysik, der kan læres ved at bruge denne teknik til at fordoble neutronstjernesystemer."
Forskerne detaljerede deres fund online i dag (30. januar) i tidsskriftet Science.
- Inde i en neutronstjerne (infographic)
- Hvad er pulsarer?
- På fotos: Einsteins eksperiment med solformørkelse fra 1919 tester den generelle relativitet
