กาลอวกาศหมุนรอบดาวที่ตายแล้ว ยืนยันการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

กาลอวกาศหมุนรอบดาวที่ตายแล้ว ยืนยันการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
กาลอวกาศหมุนรอบดาวที่ตายแล้ว ยืนยันการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
Anonim

ธรรมชาติของการบิดตัวของผ้าของกาลอวกาศ-เวลาใน "วังวน" ของจักรวาลรอบดาวฤกษ์ที่ตายแล้วทำให้สามารถยืนยันการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้อีกครั้งตามการศึกษาใหม่

การคาดคะเนนี้เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการขึ้นรถไฟของกรอบอ้างอิงเฉื่อย (IRF) หรือเอฟเฟกต์เลนส์-Thirring ตามที่เขาพูดกาลอวกาศในบริเวณใกล้เคียงของวัตถุหมุนขนาดใหญ่ก็เริ่มหมุนเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการว่าโลกที่หมุนไปนั้นถูกแช่อยู่ในน้ำผึ้งที่มีความหนืด เมื่อดาวเคราะห์หมุนรอบ ชั้นของน้ำผึ้งที่อยู่ใกล้เคียงจะถูกบิดเป็นกรวย และมีสิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับคอนตินิวอัมกาล-อวกาศ

การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ Lense-Thirring เกิดขึ้นในกรณีของโลก แต่ขนาดของมันมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงวัดได้ยาก วัตถุมวลสูงที่มีสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่า เช่น ดาวแคระขาวและดาวนิวตรอน มีลักษณะพิเศษด้วยเอฟเฟกต์ IFR ที่วัดได้

ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยนำโดย Vivek Venkatraman Krishnan นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบัน Max Planck Institute for Radio Astronomy ประเทศเยอรมนี ได้ศึกษาพัลซาร์รุ่นเยาว์ที่เรียกว่า PSR J1141-6545 ซึ่งมีมวลประมาณ 1.27 เท่าของมวลดวงอาทิตย์และอยู่ห่างจากกัน จาก 10,000 ถึง 25,000 ปีแสงจากโลกในทิศทางของกลุ่มดาวมูชา พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนที่หมุนอย่างรวดเร็วซึ่งปล่อยคลื่นวิทยุไปตามขั้วแม่เหล็ก

Pulsar PSR J1141-6545 โคจรรอบดาวแคระขาวที่มีมวลประมาณเท่ากับดวงอาทิตย์ ดาวแคระขาวเป็นเศษของดาวฤกษ์มวลปานกลางที่ถูกเผาไหม้ซึ่งใช้เชื้อเพลิงสำรองของดาวจนหมด

พัลซาร์โคจรรอบดาวแคระขาวในวงโคจรแคบด้วยระยะเวลาน้อยกว่า 5 ชั่วโมง เคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วประมาณ 1 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยมีระยะห่างสูงสุดระหว่างดาวฤกษ์ประมาณเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์

นักวิจัยได้ศึกษาธรรมชาติของพัลซาร์พัลซาร์ที่สังเกตได้จากโลกภายใน 100 ไมโครวินาทีในช่วงประมาณ 20 ปีโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Parkes และ UTMOST ที่ตั้งอยู่ในออสเตรเลีย ทำให้สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงระยะยาวในธรรมชาติของการเคลื่อนที่ในวงโคจรของพัลซาร์และดาวแคระขาวได้

หลังจากที่ไม่รวมสาเหตุที่เป็นไปได้อื่น ๆ ทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นตัวแทนของปรากฏการณ์ลาก IRF: ธรรมชาติของผลกระทบของการหมุนอย่างรวดเร็วของดาวแคระขาวในกาลอวกาศโดยรอบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงช้าใน ทิศทางของวงโคจรพัลซาร์ หลังจากประเมินความลึกของเอฟเฟกต์การลาก ISO แล้ว นักวิจัยได้คำนวณว่าดาวแคระขาวหมุนรอบแกนของตัวเองด้วยความถี่ประมาณ 30 ครั้งต่อชั่วโมง ผลลัพธ์ที่ได้ทำให้เราสามารถยืนยันข้อสันนิษฐานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของระบบ PSR J1141-6545 ซึ่งการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่ก่อตัวเป็นพัลซาร์นั้นเกิดขึ้นช้ากว่าการก่อตัวของดาวแคระขาว ดังนั้น วัสดุจึงปะทุขึ้นอันเป็นผลมาจาก การระเบิดของดาวฤกษ์นี้ทำให้ความเร็วในการหมุนของดาวแคระขาวเพิ่มขึ้นอย่างมาก

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science