Едно от предсказанията в общата теория на относителността на Айнщайн е, че всяко въртящо се тяло измества самата тъкан на пространството-времето около себе си. Това явление е известно като „плъзгане на рамка“.
В ежедневието плъзгането и пускането на кадри е без значение, тъй като ефектът е невероятно малък. Откриването на този ефект, причинен от цялото въртене на Земята, изисква сателити като „Гравитационната сонда В“ от 750 милиона долара, която е открила ъглови промени в жироскопите, еквивалентни на една степен на всеки 100 000 години или така.
За наш късмет във Вселената има много лаборатории за естествена гравитация, където физиците могат да наблюдават предсказанията на Айнщайн в целия им блясък.
Изкривяване на пространство – време. (Марк Майърс / Център за върхови постижения на OzGrav ARC)
Проучване на екипа от учени, публикувано в списание Science, разкрива доказателства за влачене и пускане на кадри в много по-виден мащаб с помощта на радиотелескоп и уникална двойка компактни звезди, които се въртят около себе си с бясна скорост.
Движението на тези звезди би могло да озадачи астрономите по времето на Нютон, тъй като те очевидно се движат в извито пространство-време, а общата теория на относителността на Айнщайн е необходима, за да обясни техните траектории.
Общата теория на относителността е основата на съвременната теория за гравитацията. Това обяснява точното движение на звездите, планетите и спътниците и дори течението на времето. Едно от нейните по-малко известни прогнози е, че въртящите се тела плъзгат пространство-времето заедно с тях. Колкото по-бързо се върти обектът и колкото по-масивен е той, толкова по-забележима е промяната в пространството-времето.
Един вид обект е бяло джудже. Това са останките от мъртви звезди, които някога са били няколко пъти по-големи от масата на нашето Слънце, но са изчерпали своето водородно гориво.
Онова, което е останало, е подобно по размер на Земята, но стотици хиляди пъти по-масивно. Белите джуджета също могат да се въртят много бързо, като извършват пълна революция всяка минута или две, а не 24 часа като Земята.
Плъзгането, причинено от такова бяло джудже, би било около 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 природата е благосклонна към астрономите и има свой собствен начин да ни позволи да ги наблюдаваме през орбитиращи звезди, наречени пулсари.
Преди 20 години радиотелескопът CSIRO Parkes откри уникална звездна двойка, състояща се от бяло джудже (с размерите на Земята, но около 300 000 пъти по-тежко) и радио пулсар (с размерите на малък град, но 400 000 пъти по-тежък от Земята).
В сравнение с белите джуджета, пулсарите обикновено са на различно ниво. Те не са направени от обикновени атоми, а неутрони, притиснати заедно, което ги прави невероятно плътни. Освен това пулсарът се върти 150 пъти в минута.
Това означава, че 150 пъти в минута „маяк“ на радиовълните, излъчвани от този пулсар, преминава покрай нашата гледна точка тук, на Земята. Можем да използваме това, за да начертаем пътя на пулсара, докато той се върти около бялото джудже, въз основа на времето, когато неговият импулс достига нашия телескоп и знаейки скоростта на светлината. Този метод показа, че две звезди се въртят около себе си за по-малко от 5 часа.
Тази двойка, официално наречена PSR J1141-6545, е идеална лаборатория за гравитация. От 2001 г. насам учените пътуват до CSIRO Parkes няколко пъти годишно, за да картографират орбитата на тази система, която показва много от гравитационните ефекти на Айнщайн.
Въпреки че PSR J1141-6545 е на няколкостотин квадрилиона километра (квадрилион – милион милиарда), знаем, че пулсарът се върти 2,5387230404 пъти в секунда и че орбитата му е в баланс.
Това означава, че равнината на орбитата му не е фиксирана, а се върти бавно.
Как възникна тази система?
Когато възникнат двойки звезди, най-масивната умира първа, често създавайки бяло джудже. Преди да умре втората звезда, тя прехвърля материята на своя спътник.
Бяло джудже, което се върти, докато абсорбира материята от спътника си. (Център за върхови постижения на ARC за откриване на гравитационна вълна)
Диск се образува, когато този материал попадне към бяло джудже и ускорява бялото джудже в продължение на десетки хиляди години.
В редки случаи като този, втора звезда може да експлодира в супернова, оставяйки след себе си пулсар. Бързо въртящото се бяло джудже влачи пространство-времето със себе си, което кара орбиталната равнина на пулсара да се накланя. Този наклон е това, което наблюдавахме при картографирането на орбитата на пулсара.
Самият Айнщайн смята, че много от неговите предсказания за пространство и време никога няма да бъдат открити. Но през последните няколко години имаше революция в екстремната астрофизика, включително откриването на гравитационни вълни и изображения на черна дупка с помощта на световна мрежа от телескопи.
Матю Бейлс, научен сътрудник на ARC, Технически университет Суинбърн, научен сътрудник на института Макс Планк.
Тази статия е публикувана от The Conversation.
Източници: Снимка: Mark Myers / OzGrav ARC Center of Excellence / Технически университет Суинбърн
