Астрономите са уловили звезда, която буквално влачи пространство-времето със себе си

(Mark Myers/OzGrav ARC Center of Excellence/Swinburne University of Technology)

Едно от предсказанията на Айнщайн общата теория на относителността е, че всяко въртящо се тяло влачи самата тъкан на пространство-времето в близост до себе си. Това е известно като „плъзгане на рамка“.

В ежедневието плъзгането на кадър е както неоткриваемо, така и несъществено, тъй като ефектът е толкова абсурдно малък. Откриването на провлачването на рамката, причинено от цялото въртене на Земята, изисква сателити като Gravity Probe B на стойност 750 милиона щатски долара и откриването на ъглови промени в жироскопи, еквивалентни на само един градус на около 100 000 години.

За наш късмет, Вселената съдържа много естествено срещащи се гравитационни лаборатории, където физиците могат да наблюдават предсказанията на Айнщайн в действие с изключителни детайли.

Изследванията на нашия екип, публикувано днес в Наука , разкрива доказателства за влачене на кадри в много по-забележим мащаб, използвайки радиотелескоп и уникална двойка компактни звезди, които се движат една около друга с главозамайваща скорост.

Движението на тези звезди би объркало астрономите по времето на Нютон, тъй като те очевидно се движат в изкривено пространство-време и изискват Айнщайн общата теория на относителността за да обяснят техните траектории.

Илюстрация на плъзгане на рамка. (Mark Myers/OzGrav ARC Center of Excellence)

Обща теория на относителността е в основата на съвременната теория на гравитацията. Обяснява точното движение на звездите, планетите и сателитите и дори потока на времето. Едно от по-малко известните му предсказания е, че въртящите се тела влачат пространство-времето със себе си. Колкото по-бързо се върти обект и колкото по-масивен е той, толкова по-мощно е съпротивлението.

Един тип обект, за който това е много подходящо, се нарича a бяло джудже . Това са остатъчни ядра от мъртви звезди, които някога са били няколко пъти по-големи от нашето Слънце, но оттогава са изчерпали своето водородно гориво.

Това, което остава, е подобно по размер на Земята, но е стотици хиляди пъти по-масивно. Белите джуджета също могат да се въртят много бързо, като се въртят на всяка минута или две, а не на всеки 24 часа, както прави Земята.

Плъзгането на рамката, причинено от такова бяло джудже, би било приблизително 100 милиона пъти по-мощно от земното.

Всичко това е добре, но не можем да летим до бяло джудже и да изстрелваме сателити около него. За щастие обаче природата е благосклонна към астрономите и има свой собствен начин да ни позволи да ги наблюдаваме чрез орбитиращи звезди, т.нар. пулсари .

Преди двадесет години радиотелескопът Parkes на CSIRO откри уникална звездна двойка, състояща се от бяло джудже (с размерите на Земята, но около 300 000 пъти по-тежко) и радио Натиснете (точно колкото град, но 400 000 пъти по-тежък).

В сравнение с белите джуджета, пулсарите са в съвсем друга лига. Те са направени не от конвенционални атоми, а от неутрони, опаковани плътно един до друг, което ги прави невероятно плътни. Нещо повече, пулсарът в нашето изследване се върти 150 пъти всяка минута.

Това означава, че 150 пъти всяка минута „лъч от фар“ от радиовълни, излъчвани от този пулсар, преминава покрай нашата гледна точка тук на Земята. Можем да използваме това, за да картографираме пътя на пулсара, докато обикаля около бялото джудже, като определим времето, когато импулсът му пристигне в нашия телескоп и знаем скоростта на светлината. Този метод разкри, че двете звезди обикалят една около друга за по-малко от 5 часа.

Тази двойка, официално наречена PSR J1141-6545, е идеална гравитационна лаборатория. От 2001 г. ние ходим до Паркс няколко пъти в годината, за да картографираме орбитата на тази система, която показва множество гравитационни ефекти на Айнщайн.

Картографирането на еволюцията на орбитите не е за нетърпеливите, но нашите измервания са абсурдно прецизни. Въпреки че PSR J1141-6545 е на няколкостотин квадрилиона километра (един квадрилион е милион милиард), знаем, че пулсарът се върти 2,5387230404 пъти в секунда и че орбитата му се върти в космоса.

Това означава, че равнината на неговата орбита не е фиксирана, а вместо това бавно се върти.

Как се формира тази система?

Когато се раждат двойки звезди, най-масивната умира първа, често създавайки бяло джудже. Преди втората звезда да умре, тя прехвърля материята на своя спътник бяло джудже.

Образува се диск, докато този материал пада към бялото джудже и в течение на десетки хиляди години той увеличава оборотите на бялото джудже, докато то се завърти на всеки няколко минути.

Бяло джудже, което се завърта от прехвърлянето на материя от неговия спътник. (Център за върхови постижения на ARC за откриване на гравитационни вълни)

В редки случаи като този, втората звезда може след това да детонира в свръхнова, оставяйки след себе си пулсар. Бързо въртящото се бяло джудже влачи пространство-времето със себе си, карайки орбиталната равнина на пулсара да се накланя, докато се влачи. Това накланяне е това, което наблюдавахме чрез нашето търпеливо картографиране на орбитата на пулсара.

Самият Айнщайн смяташе, че много от неговите прогнози за пространството и времето никога няма да бъдат наблюдавани. Но през последните няколко години се наблюдава революция в екстремната астрофизика, включително откриване на гравитационните вълни и на изображение на сянка на черна дупка със световна мрежа от телескопи. Тези открития са направени от съоръжения за милиарди долари.

За щастие все още има роля в изследването на общата теория на относителността за 50-годишни радиотелескопи като този в Parkes и за кампании за пациенти от поколения студенти.

Матю Бейлс , лауреат на ARC, Технологичен университет Суинбърн., Технологичен университет Суинбърн и Вивек Венкатраман Кришнан , Научен състав, Институт Макс Планк .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.