Jeden z předpovědi Einsteinovy obecné teorie relativity je, že všechny rotující tělo táhne velmi časoprostoru v jejím okolí kolem. Toto je známé jako „Frame-draging“.
v každodenním životě je přetahování snímků nezjistitelné a bezvýznamné, protože efekt je tak směšně malý. Detekce rámu-přetažení způsobené celý Zemské rotace vyžaduje satelity jako USA$750 milionů Gravity Probe B, a detekci úhlové změny v gyroskopy odpovídá jen jeden stupeň každých 100 000 let nebo tak.
naštěstí pro nás vesmír obsahuje mnoho přirozeně se vyskytujících gravitačních laboratoří, kde fyzici mohou pozorovat Einsteinovy předpovědi při práci v nádherných detailech. Náš tým výzkum, publikoval dnes ve Vědě, odhaluje důkazy o rám-tažení na mnohem výraznější měřítko, pomocí radioteleskopu a unikátní dvojice kompaktních hvězd svištící kolem sebe v závratné rychlosti.
pohybu těchto hvězd by mátly astronomové v Newtonově době, jak se zjevně pohybují v pokrouceném časoprostoru, a vyžadují Einsteinova obecná teorie relativity vysvětlit jejich trajektorií.
Obecné teorie relativity je základem moderní gravitační teorie. Vysvětluje přesný pohyb hvězd, planet a satelitů a dokonce i tok času. Jednou z jeho méně známých předpovědí je, že rotující těla s sebou táhnou časoprostor. Čím rychleji se objekt točí a čím je masivnější, tím silnější je tažení.
jeden typ objektu, pro který je to velmi důležité, se nazývá bílý trpaslík. To jsou zbytky jader z mrtvých hvězd, které byly kdysi několikrát hmotnější než naše Slunce, ale od té doby vyčerpal své vodíkové palivo. To, co zůstává, je podobné velikosti jako země, ale stotisíckrát masivnější. Bílí trpaslíci se také mohou velmi rychle otáčet, rotovat každou minutu nebo dvě, spíše než každých 24 hodin jako země.
rám-přetažení způsobené takový bílý trpaslík by být zhruba 100 milionů krát stejně mocné jako Země.
To je vše dobře a dobré, ale nemůžeme letět do bílého trpaslíka a vypouštění satelitů kolem něj. Naštěstí je však příroda laskavá k astronomům a má svůj vlastní způsob, jak nás nechat pozorovat, prostřednictvím obíhajících hvězd zvaných pulsary.
před Dvaceti lety, CSIRO Parkes radio telescope objevili unikátní hvězdnou dvojici skládající se z bílého trpaslíka (o velikosti Země, ale asi 300 000 krát těžší) a rádio-pulsar (jen velikost města, ale 400 000 krát těžší).
ve srovnání s bílými trpaslíky jsou pulsary v jiné lize. Nejsou vyrobeny z konvenčních atomů, ale z neutronů pevně zabalených, což je činí neuvěřitelně hustými. A co víc, pulsar v naší studii se točí 150krát každou minutu.
to znamená, že 150krát za minutu“ maják “ rádiových vln emitovaných tímto pulsarem zametá kolem našeho výhodného bodu zde na Zemi. Můžeme to použít k mapování dráhy pulsaru, když obíhá kolem bílého trpaslíka, načasováním, kdy jeho puls dorazí k našemu dalekohledu a poznáním rychlosti světla. Tato metoda odhalila, že obě hvězdy obíhají navzájem za méně než 5 hodin.
tato dvojice, oficiálně nazývaná PSR J1141-6545, je ideální gravitační laboratoří. Od roku 2001 jsme už šli do Parkes několikrát ročně na mapě tento systém na oběžné dráze, které vykazuje velké množství Einsteinian gravitační účinky.
mapování vývoje oběžných drah není pro netrpělivé, ale naše měření jsou směšně přesná. I když PSR J1141-6545 je několik set kvadrilion kilometrů (kvadrilion je milion miliard), víme, že pulsar rotuje 2.5387230404 krát za sekundu, a že jeho dráha je omílání ve vesmíru. To znamená, že rovina jeho oběžné dráhy není pevná, ale místo toho se pomalu otáčí.
jak vznikl tento systém?
když se narodí dvojice hvězd, ta nejhmotnější zemře jako první, často vytváří bílého trpaslíka. Než druhá hvězda zemře, přenáší hmotu na svého bílého trpasličího společníka. Disk formy, jak tento materiál padá na bílý trpaslík, a v průběhu desítek tisíc let to otáčkách bílý trpaslík, dokud se otáčí každých pár minut.
Ve vzácných případech, jako je tento, druhá hvězda pak může vybuchnout v supernovu, zanechala za sebou pulsar. Rychle se točící bílý trpaslík s sebou táhne časoprostor, takže se oběžná rovina pulsaru naklání, jak je tažena. Toto naklánění je to, co jsme pozorovali prostřednictvím našeho pacientova mapování oběžné dráhy pulsaru.
Einstein sám si myslel, že mnoho jeho předpovědí o prostoru a čase nebude nikdy pozorovatelné. V posledních několika letech však došlo k revoluci v extrémní astrofyzice, včetně objevu gravitačních vln a zobrazování stínu černé díry s celosvětovou sítí dalekohledů. Tyto objevy byly provedeny miliardovými zařízeními.
naštěstí stále existuje role při zkoumání obecné relativity pro 50leté radioteleskopy, jako je ten v Parkes, a pro pacientské kampaně generací postgraduálních studentů.