Astronomi odkrili zvezdo, ki ukrivlja prostor in čas

zvezda
Zaplet v tkanini vesolja.

Frame dragging ali vlečenje okvirja

Ena od napovedi Einsteinove splošne teorije relativnosti je, da vsako vrteče se telo za seboj vleče samo tkanino vesolja in časa. To je znano kot vlečenje okvirja.
V vsakdanjem življenju je zaznavanje vlečenja okvirjev nepomembno, saj je učinek smešno majhen. Za odkrivanje vlečenja okvirja, ki ga na primer povzroči vrtenje Zemlje, so potrebni sateliti, kot je ameriški 750-milijonov dolarjev vredni Gravity probe B, in odkrivanje kotnih sprememb v žiroskopih, s spremembo le ene stopinje na 100 000 let.

Na našo srečo vsebuje vesolje veliko naravnih gravitacijskih laboratorijev, kjer lahko fiziki izredno natančno opazujejo Einsteinove napovedi. Raziskava ekipe razkriva dokaze vlečenja okvirja v veliko bolj opaznem obsegu, z uporabo radijskega teleskopa in edinstvenega para kompaktnih zvezd, ki se z vrtoglavo hitrostjo vrtijo okoli druga druge.

Ilustracija vlečenja okvirja
Ilustracija vlečenja okvirja. (Mark Myers/OzGrav ARC Centre of Excellence)

Kaj pravi Einsteinova teorija

Gibanje teh zvezd bi v Newtonovem času vznemirilo astronome, saj se očitno premikajo v izkrivljenem prostoru in času in za razlago njihovih poti zahtevajo Einsteinovo splošno teorijo relativnosti.
Splošna relativnost je temelj sodobne gravitacijske teorije. Pojasnjuje natančno gibanje zvezd, planetov in satelitov ter celo tok časa. Ena izmed manj znanih napovedi je, da vrteča telesa s seboj vlečejo prostor in čas. Hitreje, kot se predmet vrti, in bolj masiven kot je, močnejši je vlek.

Ena vrsta teles, za katere je to zelo pomembno, se imenuje bela pritlikavka. To so ostanki jeder mrtvih zvezd, ki so bili nekoč mnogokrat večji od našega Sonca, vendar so od takrat izčrpali svoje vodikovo gorivo. Ostanki so po velikosti podobni Zemlji, vendar so več sto tisočkrat masivnejši. Tudi bele pritlikavke se vrtijo zelo hitro, z rotacijo okoli minute ali dveh, namesto vsakih 24 ur, kot to počne Zemlja.

Vlečenje okvirja, ki ga povzroči taka bela pritlikavka, je približno 100 milijonkrat močnejše od Zemljinega. To je vse lepo in prav, toda za opazovanje teh pojavov ne moremo kar poslati satelita v njihovo bližino. Na srečo pa vesolje ustreže astronomom na svoj način, da si pritlikavke ogledujejo s pomočjo zvezd, imenovane pulsarji.

Edinstven naravni vesoljski laboratorij

Pred dvajsetimi leti je radioteleskop Parkes odkril edinstven zvezdni par, sestavljen iz bele pritlikavke (približno velikosti Zemlje, vendar približno 300.000 krat težja) in Pulsarja (le velikost mesta, vendar 400.000 krat težji).

Dragging the Space-time Continuum

V primerjavi z belimi pritlikavkami so pulsarji v popolnoma drugi ligi. Niso sestavljeni iz običajnih atomov, ampak iz nevtronov, zloženih tesno skupaj, zaradi česar so neverjetno gosti. Še več, opazovani pulsar se zavrti 150 krat na minuto. To pomeni, da 150-krat na minuto odda radijski val, ki ga ujamemo na Zemlji. Ta val lahko uporabimo za kartiranje poti pulsarja, ko kroži okoli bele pritlikavke.Ta metoda je pokazala, da ti dve zvezdi zaokrožita druga okoli druge v manj kot 5 urah.
Ta par, uradno imenovan PSR J1141-6545, je idealen gravitacijski laboratorij.

Kartiranje evolucije takšnih orbit ni za nestrpne, toda dosedanje meritve so neverjetno natančne. Čeprav je PSR J1141-6545 oddaljen nepredstavljivih nekaj sto bilijard kilometrov (milijon milijard), vemo, da se pulsar vrti 2,5387230404 krat na sekundo in da se njegova orbita prekopica. To pomeni, da ravnina njegove orbite ni fiksna, temveč se počasi vrti.

Kako se je sistem oblikoval

Ko se rodijo pari zvezd, prva umre najbolj masivna, ki pogosto postane bela pritlikavka. Preden umre druga zvezda, prenese materijo nanjo. Ko ta material pada proti pritlikavki skozi več deset tisoč, povečuje njeno rotacijo.

Ilustracija zvezd
Bela pritlikavka pridobiva na vrtenju zaradi oddajanja materije pulsarju. (ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery)

V redkih primerih kot je ta, lahko druga zvezda eksplodira v supernovo in za seboj pusti pulsar. Hitro vrteča pritlikavka vleče prostor in časom za seboj, zaradi česar se pulsarjeva orbitalna ravnina nagiba, ko jo vleče zraven. To nagibanje je tisto, kar smo opazili pri potrpežljivem kartiranju pulsarjeve orbite.
Einstein je bil prepričan, da številnih njegovih napovedi o prostoru in času nikoli ne bo mogoče preveriti. Toda v zadnjih nekaj letih je prišlo do revolucije v astrofiziki, vključno z odkrivanjem gravitacijskih valov in fotografiranjem črne luknje s svetovno mrežo teleskopov.

Journo, F1 and movie lover. Fight me on TW:)

3 KOMENTARJI

    • Kako se čas ne more ukrivit, če je pa to osnova Einsteinove teorije relativnosti? Seveda nihče ne trdi, da je čas enakovreden prostorskim dimenzijam. Ja, čas JE zaporedje dogodkov. Nekateri dogodki imajo definirano trajanje. In tok časa (trajanje determiniranih enakotrajajočih dogodkov) se ob gravitacijskih vodnjakih upočasni. To upočasnevanje ali hitrenje imenujemo ukrivljenost časa. Tu debatiramo samo semantiko.

PUSTITE KOMENTAR

Prosim vpiši ime
Prosim vpiši svoj komentar

Uporabljamo Akismet za manjšanje neželenih oglasnih komentarjev (spam). Politika zasebnosti.