Artistens illustrasjon av rense-drakning med linsetrenging som et resultat av en roterende hvit dverg i PSR J1141-6545 binærstjernersystem.
(Bilde: © Mark Myers, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
Måten stoffets tid og rom virvler rundt i et kosmisk boblebad rundt en død stjerne har bekreftet nok en prediksjon fra Einsteins teori om generell relativitet, finner en ny studie.
Denne prediksjonen er et fenomen kjent som ramme-draking, eller Lense-Thirring-effekten. Den slår fast at rom-tid vil kvise rundt et massivt, roterende legeme. Tenk deg for eksempel at Jorden var nedsenket i honning. Når planeten roterte, ville honningen rundt den virvle rundt - og det samme gjelder med rom-tid.
Satellittforsøk har oppdaget ramme-dra i tyngdefeltet til roterende jord, men effekten er usedvanlig liten og har derfor vært utfordrende å måle. Gjenstander med større masser og kraftigere gravitasjonsfelt, som hvite dverger og nøytronstjerner, gir bedre sjanser til å se dette fenomenet.
Forskere fokuserte på PSR J1141-6545, en ung pulsar omtrent 1,27 ganger solens masse. Pulsaren ligger 10.000 til 25.000 lysår fra Jorden i stjernebildet Musca (flua), som ligger i nærheten av den berømte sørkors-stjernebildet.
En pulsar er en hurtigspinnende nøytronstjerne som avgir radiobølger langs magnetpolene. (Neutronstjerner er lik av stjerner som døde i katastrofale eksplosjoner kjent som supernovaer; tyngden av disse restene er kraftig nok til å knuse protoner sammen med elektroner for å danne nøytroner.)
PSR J1141-6545 sirkler en hvit dverg med en masse omtrent den samme som solens. Hvite dverger er de superdense jordstørrede kjernene til døde stjerner som blir etterlatt etter at stjernene i gjennomsnittstørrelse har brukt opp drivstoffet sitt og kastet det ytre lag. Solen vår vil ende opp som en hvit dverg en dag, og det vil mer enn 90% av alle stjerner i galaksen vår.
Pulsaren går i bane rundt den hvite dvergen i en tett, rask bane som er mindre enn 5 timer lang, og slynger seg gjennom verdensrommet med en million kilometer / t, med en maksimal skille mellom stjernene som knapt er større enn solens størrelse. hovedforfatter Vivek Venkatraman Krishnan, en astrofysiker ved Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, sa til Space.com.
Forskerne målte da pulser fra pulsaren ankom jorden til en nøyaktighet innen 100 mikrosekunder over en periode på nesten 20 år ved å bruke Parkes og UTMOST radioteleskop i Australia. Dette tillot dem å oppdage en langsiktig drift i måten pulsar og hvit dverg går i bane rundt hverandre.
Etter å ha eliminert andre mulige årsaker til dette drivet, konkluderte forskerne med at det var et resultat av ramme-draing: Måten den raskt spinnende hvite dvergen trekker i romtid har fått pulsarens bane til å endre sin retning sakte over tid. Basert på nivået av rammes dra, beregnet forskerne at den hvite dvergen kretser rundt sin akse omtrent 30 ganger i timen.
Tidligere forskning antydet at den hvite dvergen ble dannet før pulsaren i dette binære systemet. En forutsigelse av slike teoretiske modeller er at før den pulsardannende supernovaen skjedde, kaster forfedrene til pulsaren nesten 20 000 jordmasser sin materielle verdi på den hvite dvergen i løpet av rundt 16 000 år, og økte hastigheten på spinn.
"Systemer som PSR J1141-6545, der pulsaren er yngre enn den hvite dvergen, er ganske sjelden," sa Venkatraman Krishnan. Den nye studien "bekrefter en langvarig hypotese om hvordan dette binære systemet ble til, noe som ble foreslått for over to tiår siden."
Forskerne bemerket at de brukte rammetrekking for å gi innsikt i den roterende stjernen som forårsaket den. I fremtiden, sa de, kan de bruke en lignende metode for å analysere binære nøytronstjerner for å lære mer om deres indre sammensetning, "som vi, selv etter mer enn 50 år med å observere dem, ennå ikke har et grep om," Venkatraman Sa Krishnan. "Tettheten av materie inne i en nøytronstjerne overstiger langt det som kan oppnås i et laboratorium, så det er et vell av ny fysikk å lære ved å bruke denne teknikken til å doble nøytronstjernersystemer."
Forskerne detaljerte funnene deres online i dag (30. januar) i tidsskriftet Science.
- Inne i en nøytronstjerne (infografisk)
- Hva er pulsarer?
- På bilder: Einsteins eksperiment med solformørkelse fra 1919 tester generell relativitet
