Billedkredit: NASA
Det er muligt, at spinhastigheden for pulsarer er begrænset af gravitationsstråling i henhold til nye data indsamlet af NASAs Rossi-røntgen Timing Explorer - et fænomen forudsagt af Albert Einstein. Forskere mener, at når en pulsar fremskyndes, flater den ud, og forvrængningerne i sin form får den til at udsende tyngdekraften, der forhindrer den i at rotere så hurtigt, at den flyver fra hinanden.
Tyngdekraftstråling, krusninger i det rumstof, der er forudsagt af Albert Einstein, kan tjene som en kosmisk trafikhåndhæver og beskytte hensynsløs pulsarer mod at dreje for hurtigt og sprænge fra hinanden, ifølge en rapport, der blev offentliggjort i den 3. juli-udgave af Nature.
Pulsarer, de hurtigste spinningstjerner i universet, er kerneresterne af eksploderede stjerner, der indeholder massen af vores sol, der er komprimeret til en kugle ca. Nogle pulsarer vinder hastighed ved at trække gas fra en nabostjerne og nå spinhastigheder på næsten en omdrejning pr. Millisekund eller næsten 20 procent lyshastighed. Disse “millisekund” pulsarer ville flyve fra hinanden, hvis de fik meget mere hastighed.
Ved hjælp af NASAs Rossi X-ray Timing Explorer har forskere fundet en grænse for, hvor hurtigt en pulsar drejer og spekulerer i, at årsagen er gravitationsstråling: Jo hurtigere en pulsar drejer, jo mere gravitationsstråling frigøres, da dens udsøgte sfæriske form bliver lidt deform. Dette kan begrænse pulsarens rotation og gemme den fra udslettelse.
”Naturen har sat en hastighedsgrænse for pulsarsnurr,” sagde professor Deepto Chakrabarty fra Massachusetts Institute of Technology, hovedforfatter på tidsskriftartiklen. ”Ligesom biler, der kører på en motorvej, kunne de hurtigst roterende pulsarer teknisk gå dobbelt så hurtigt, men noget stopper dem, før de går i stykker. Det kan være gravitationsstråling, der forhindrer pulsarer i at ødelægge sig selv. ”
Chakrabartys medforfattere er Dr. Edward Morgan, Michael Muno og Duncan Galloway fra MIT; Rudy Wijnands, University of St. Andrews, Skotland; Michiel van der Klis, Amsterdam-universitetet; og Craig Markwardt, NASA Goddard Space Flight Center. Wijnands fører også et andet naturbrev, der supplerer dette fund.
Tyngdekraftsbølger, der er analoge med bølger på et hav, er krusninger i firdimensional rumtid. Disse eksotiske bølger, der er forudsagt af Einsteins relativitetsteori, er produceret af massive genstande i bevægelse og er endnu ikke blevet detekteret direkte.
Oprettet i en stjerneeksplosion fødes en pulsar spinding, måske 30 gange i sekundet og bremser ned over millioner af år. Men hvis den tætte pulsar med sit stærke tyngdekraftpotentiale er i et binært system, kan den trække materiale ind fra sin ledsagerstjerne. Denne tilstrømning kan spinere pulsaren til millisekundområdet og rotere hundreder af gange pr. Sekund.
I nogle pulsarer konsumeres det akkumulerende materiale på overfladen lejlighedsvis i en massiv termonuklear eksplosion, hvor der udsendes et burst af røntgenlys, der kun varer nogle få sekunder. I denne raseri ligger en kort mulighed for at måle drejningen af ellers svage pulsarer. Forskere rapporterer i Nature, at en type flimring, der findes i disse røntgen-bursts, kaldet "burst-oscillationer", tjener som et direkte mål for pulsars spinhastighed. De studerede burst-svingningerne fra 11 pulsarer og fandt, at ingen snurrede hurtigere end 619 gange pr. Sekund.
Rossi Explorer er i stand til at registrere pulsarer, der roterer så hurtigt som 4.000 gange i sekundet. Pulsar-opdeling forventes at ske ved 1.000 til 3.000 omdrejninger pr. Sekund. Alligevel har forskere ikke fundet nogen så hurtigt. > Fra statistisk analyse af 11 pulsarer konkluderede de, at den maksimale hastighed, der ses i naturen, skal være under 760 omdrejninger pr. Sekund.
Denne observation understøtter teorien om en feedbackmekanisme, der involverer gravitationsstråling, der begrænser pulsarhastigheder, foreslået af prof. Lars Bildsten fra University of California, Santa Barbara. Når pulsaren optager hastigheden gennem akkretion, vil enhver let forvrængning i stjernens tætte, halvmile tykke skorpe af krystallinsk metal give pulsaren mulighed for at udstråle gravitationsbølger. (Forestil dig en spinding, aflang rugbybold i vand, som ville forårsage flere krusninger end en roterende, sfærisk basketball.) En ligevægtsrotationshastighed nås til sidst, hvor den vinkelbevægelse, der kaster ved at udsende tyngdestråling, stemmer overens med den vinkelmoment, der føjes til pulsaren ved dets ledsager stjerne.
Bildsten sagde, at akkrediterende millisekund pulsarer til sidst kunne studeres mere detaljeret på en helt ny måde ved direkte detektion af deres gravitationsstråling. LIGO, laserinterferometeret Gravitations-Wave Observatory, der nu er i drift i Hanford, Washington og i Livingston, Louisiana, vil til sidst være indstilleligt til den frekvens, hvormed millisekund pulsarer forventes at udsende tyngdekraftsbølger.
”Bølgerne er subtile og ændrer rumtiden og afstanden mellem objekter, så langt fra hinanden som Jorden og Månen, er meget mindre end bredden af et atom,” sagde prof. Barry Barish fra California Institute of Technology, LIGO-direktøren. ”Som sådan er gravitationsstråling ikke detekteret endnu. Vi håber at kunne ændre det snart. ”
Original kilde: NASA News Release
