Bildekreditt: NASA
Det er mulig at spinnhastigheten til pulsarer er begrenset av gravitasjonsstråling i henhold til nye data samlet av NASAs Rossi X-ray Timing Explorer - et fenomen forutsagt av Albert Einstein. Forskere mener at når en pulsar setter fart, flater den ut, og forvrengningene i sin form får den til å komme fra tyngdekraften som hindrer den i å rotere så fort den flyr fra hverandre.
Gravitasjonsstråling, krusninger i stoffets rom som Albert Einstein forutsier, kan tjene som en kosmisk trafikkhåndhever, og beskytter uvøren pulsarer fra å spinne for raskt og blåse fra hverandre, ifølge en rapport publisert i 3. juli-utgaven av Nature.
Pulsars, de raskeste spinnende stjernene i universet, er kjernen restene av eksploderte stjerner, som inneholder massen av solen vår komprimert til en sfære omtrent 10 mil over. Noen pulsarer får fart ved å trekke inn gass fra en nabostjerne, og nå spinnhastigheter på nesten en revolusjon per millisekund, eller nesten 20 prosent lyshastighet. Disse “millisekund” -pulsarene ville fly fra hverandre hvis de fikk mye mer fart.
Ved å bruke NASAs Rossi X-ray Timing Explorer har forskere funnet en grense for hvor raskt en pulsar snurrer og spekulerer i at årsaken er gravitasjonsstråling: Jo raskere en pulsar snurrer, jo mer gravitasjonsstråling kan det frigjøre, ettersom den utsøkte sfæriske formen blir litt deformert. Dette kan hindre pulsarens rotasjon og redde den fra utslettelse.
"Naturen har satt en fartsgrense for pulsarsnurr," sier professor Deepto Chakrabarty fra Massachusetts Institute of Technology, hovedforfatter på tidsskriftartikkelen. “Akkurat som biler som kjører på en motorvei, kunne de hurtigspinner pulsarene teknisk sett gå dobbelt så raskt, men noe stopper dem før de går fra hverandre. Det kan være gravitasjonsstråling som forhindrer at pulsarer ødelegger seg. "
Chakrabartys medforfattere er Dr. Edward Morgan, Michael Muno og Duncan Galloway fra MIT; Rudy Wijnands, University of St. Andrews, Skottland; Michiel van der Klis, University of Amsterdam; og Craig Markwardt, NASA Goddard Space Flight Center. Wijnands fører også et andre Nature-brev som kompletterer dette funnet.
Gravitasjonsbølger, analoge med bølger på et hav, er krusninger i firdimensjonal romtid. Disse eksotiske bølgene, forutsagt av Einsteins relativitetsteori, er produsert av massive gjenstander i bevegelse og er ennå ikke blitt direkte oppdaget.
Skapt i en stjerneeksplosjon, blir en pulsar født snurrende, kanskje 30 ganger i sekundet, og bremser ned over millioner av år. Likevel, hvis den tette pulsaren, med sitt sterke tyngdekraftpotensial, er i et binært system, kan den trekke inn materiale fra sin følgesvennstjerne. Denne tilstrømningen kan spinne opp pulsaren til millisekundområdet, og rotere hundrevis av ganger i sekundet.
I noen pulsarer blir det akkumulerende materialet på overflaten av og til konsumert i en massiv termonukleær eksplosjon, som avgir et utbrudd med røntgenlys som varer bare noen sekunder. I denne raseri ligger en kort anledning til å måle spinnet til ellers svake pulsarer. Forskere rapporterer i Nature at en type flimring som finnes i disse røntgenutbruddene, kalt "burst-oscillations", fungerer som et direkte mål på pulsarens spinnhastighet. De studerte burst-svingningene fra 11 pulsarer, og fant at ingen snurret raskere enn 619 ganger i sekundet.
Rossi Explorer er i stand til å oppdage pulsarer som snurrer så raskt som 4000 ganger i sekundet. Pulsar-oppbrudd er spådd å skje ved 1000 til 3000 omdreininger per sekund. Likevel har forskere ikke funnet så raskt. > Fra statistisk analyse av 11 pulsarer konkluderte de med at maksimal hastighet sett i naturen må være under 760 omdreininger per sekund.
Denne observasjonen støtter teorien om en tilbakemeldingsmekanisme som involverer gravitasjonsstråling som begrenser pulsarhastigheter, foreslått av prof. Lars Bildsten ved University of California, Santa Barbara. Når pulsaren tar opp farten gjennom akkresjon, vil enhver svak forvrengning i stjernens tette, halv mils tykke skorpe av krystallinsk metall tillate pulsaren å utstråle gravitasjonsbølger. (Se for deg en spinnende, avlang rugbyball i vann, noe som vil føre til flere krusninger enn en spinnende, sfærisk basketball.) En likevektsrotasjonshastighet oppnås til slutt der den vinkelbevegelse som kastes ved å avgi gravitasjonsstråling stemmer overens med vinkelmomentet som blir lagt til pulsaren ved ledsagerens stjerne.
Bildsten sa at tilskudd av millisekund pulsarer etter hvert kunne studeres mer detaljert på en helt ny måte, gjennom direkte deteksjon av gravitasjonsstrålingen deres. LIGO, laserinterferometeret Gravitational-Wave Observatory som nå er i drift i Hanford, Washington og i Livingston, Louisiana, vil etter hvert være innstilt på hvor ofte millisekund pulsarer forventes å avgi gravitasjonsbølger.
"Bølgene er subtile, noe som endrer romtid og avstanden mellom objekter så langt fra hverandre som jorden og månen med mye mindre enn bredden på et atom," sier professor Barry Barish fra California Institute of Technology, LIGO-direktøren. “Som sådan er gravitasjonsstråling ikke blitt påvist direkte ennå. Vi håper å endre det snart. ”
Originalkilde: NASA News Release
