Relativistisk dragkraft som förutspåtts av Einstein bekräftas

Ett sekel efter att det teoretiserades upptäckte astronomer effekterna av Lense-Thirring-precessionen – en drageffekt av relativistiska referenser – på rörelsen av ett binärt stjärnsystem, som består av en vit dvärg och en pulsar.

Vivek Krishnan och kollegor från fyra länder analyserade tjugo års observationsdata från binären för att slutligen bekräfta denna förutsägelse, gjord av Einsteins allmänna relativitetsteori.

Konstnärlig representation av "referensdraget": två stjärnor som kretsar runt varandra och vrider rum och tid

När ett massivt föremål snurrar förutspår generell relativitetsteori att det drar rum-tid runt sig, ett fenomen som kallas frame drag.

Detta fenomen orsakar precession av omloppsrörelsen hos gravitationskopplade föremål, såsom de två kropparna i ett binärt system – precession är förändringen i rotationsaxeln för ett föremål som induceras av en annan stjärna, en mycket subtil gyroskopisk effekt, men en som kan föreställas som en klumpig topp som hotar att falla.

Även om spåret av referenser redan har upptäckts av artificiella satellitexperiment i jordens gravitationsfält, är effekten i dessa fall oerhört liten och svår att mäta. Mer massiva föremål, som vita dvärgar eller neutronstjärnor, erbjuder en bättre möjlighet att observera fenomenet under mycket mer intensiva gravitationsfält.

Konstnärlig representation av en snabbt roterande neutronstjärna och en vit dvärg som drar rymdtidens tyg runt sin bana.

Precession

Vivek Krishnan och hans kollegor observerade PSR J1141-6545, en ung pulsar som snurrade snabbt i en snäv bana runt en enorm vit dvärg. Pulsaren ligger 10 000 till 25 000 ljusår från jorden i stjärnbilden Musca (flugan), som är nära den berömda konstellationen Southern Cross.

En pulsar är en snabbt snurrande neutronstjärna som sänder ut radiovågor längs sina magnetiska poler. (Neutronstjärnor är lik av stjärnor som dog i katastrofala explosioner som kallas supernovor; tyngdkraften hos dessa rester är tillräckligt kraftfull för att krossa protoner tillsammans med elektroner för att bilda neutroner.)

PSR J1141-6545 cirklar en vit dvärg med en massa ungefär som solens. Vita dvärgar är de supertäta kärnorna i jordstorlek av döda stjärnor som lämnas kvar efter att medelstora stjärnor har tömt sitt bränsle och tappat sina yttre lager. Vår sol kommer att sluta som en vit dvärg en dag, liksom mer än 90 % av alla stjärnor i vår galax.

Pulsaren kretsar kring den vita dvärgen i en snäv, snabb bana som är mindre än 5 timmar lång, och susar genom rymden i cirka 620 000 mph (1 miljon km/h), med en maximal separation mellan stjärnorna som knappt är större än vår sols storlek,

De mätte ankomsttiderna för pulserna – en pulsar blinkar som om den vore en kosmisk fyr – med en noggrannhet på 100 mikrosekunder, under en period av nästan tjugo år, vilket gjorde det möjligt för dem att identifiera en långvarig avvikelse i omloppsparametrar.

Efter att ha eliminerat andra möjliga orsaker till denna orbitaldrift, drog teamet slutsatsen att det är resultatet av Lense-Thirring-precessionen (Josef Lense [1890-1985] och Hans Thirring [1888-1976]) på grund av den snabba rotationen av den vita dvärgens följeslagare.

Dessa resultat bekräftar förutsägelsen av allmän relativitet och gjorde det möjligt för författarna att förbättra noggrannheten i beräkningarna av den vita dvärgens rotationshastighet.

relaterade inlägg

Forskare erbjuder ny teori för att förklara ursprunget till monster i kosmos

Forskare vid University of Chicago och University of California, Riverside har lagt fram en överraskande teori för att förklara mystiska, supermassiva svarta hål som bildades tidigt i...

Kan det sluka oss? Svart hål upptäckt nära jorden

Kommer vi att vara i fara? Nyligen avslöjade en vetenskaplig studie att det finns ett extremt gigantiskt svart hål nära jorden. Likaså har det monstruösa hålet ungefär...

Resa genom tiden: Planeten Jorden för 5 miljarder år sedan

Man tror att jorden skapades för cirka 4,6 miljarder år sedan när delar av det gigantiska skivformade materiamolnet som också gjorde solen...

Fysiker gav oss just "kvantspinvätska", ett konstigt nytt tillstånd av materia

En fast substans är gjord av atomer som är mer eller mindre låsta i en ordnad struktur. En vätska, å andra sidan, är gjord av atomer som...

Vad skulle hända om någon rörde sig med två gånger ljusets hastighet?

Så vitt vi vet är det inte möjligt för en person att röra sig med dubbelt ljusets hastighet. Faktum är att det inte är möjligt för något objekt...

Kvantexperiment lägger vikt till en utkantsteori om medvetande

Den kontroversiella idén att kvanteffekter i hjärnan kan förklara medvetande har klarat ett nyckeltest. Experiment visar att anestesimedel minskar hur långa små strukturer ...

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade med *