Einstein általános relativitáselméletének egyik jóslata az, hogy bármely forgó test magával rántja a téridő szövetét a közelében. Ez az úgynevezett “keret-húzás”.
a mindennapi életben a kerethúzás mind észrevehetetlen, mind következménytelen, mivel a hatás annyira nevetségesen kicsi. A Föld teljes forgása által okozott kerethúzás észleléséhez olyan műholdakra van szükség, mint a 750 millió dolláros gravitációs szonda B, valamint a giroszkópok szögváltozásainak észlelése, amelyek körülbelül 100 000 évente csak egy fokkal felelnek meg.
szerencsénkre az univerzum számos természetben előforduló gravitációs laboratóriumot tartalmaz, ahol a fizikusok rendkívül részletesen megfigyelhetik Einstein előrejelzéseit. Csapatunk kutatása, amelyet ma publikáltak a Science – ben, bizonyítékokat tár fel a képkocka húzására egy sokkal észrevehetőbb skálán, rádióteleszkóp és egyedülálló pár kompakt csillag segítségével, amelyek szédítő sebességgel süvítenek egymás körül.
ezeknek a csillagoknak a mozgása zavarba ejtette volna a csillagászokat Newton idejében, mivel egyértelműen görbült téridőben mozognak, és Einstein általános relativitáselméletére van szükségük a pályájuk magyarázatához.
az általános relativitáselmélet a modern gravitációs elmélet alapja. Ez magyarázza a csillagok, bolygók és műholdak pontos mozgását, sőt az idő áramlását is. Az egyik kevésbé ismert jóslata az, hogy a forgó testek magukkal húzzák a téridőt. Minél gyorsabban forog egy tárgy, és annál masszívabb, annál erősebb a húzás.
az egyik típusú objektumot, amelyre ez nagyon releváns, fehér törpének nevezzük. Ezek a halott csillagok maradék magjai, amelyek egykor többszöröse voltak a Napunk tömegének, de azóta kimerítették hidrogén üzemanyagukat. A maradványok mérete hasonló a Földhöz, de több százezer alkalommal masszívabbak. A fehér törpék is nagyon gyorsan foroghatnak, percenként vagy kettőn forognak, nem pedig 24 óránként,mint a Föld.
egy ilyen fehér törpe által okozott kerethúzás nagyjából 100 milliószor olyan erős lenne, mint a Földé.
Ez mind szép és jó, de nem tudunk repülni egy fehér törpéhez, és műholdakat indítani körülötte. Szerencsére azonban a természet kedves a csillagászokhoz, és saját módja van arra, hogy megfigyeljük őket, a pulzároknak nevezett csillagok körül keringő csillagokon keresztül.
húsz évvel ezelőtt a CSIRO Parkes rádióteleszkópja egyedülálló csillagpárt fedezett fel, amely egy fehér törpéből (körülbelül Föld méretű, de körülbelül 300 000-szer nehezebb) és egy rádió pulzárból (csak egy város méretű, de 400 000-szer nehezebb) állt.
a fehér törpékkel összehasonlítva a pulzárok egy másik ligában vannak. Nem hagyományos atomokból készülnek, hanem szorosan egymáshoz csomagolt neutronokból, hihetetlenül sűrűvé téve őket. Sőt, a tanulmányunkban szereplő pulzár percenként 150-szer forog.
Ez azt jelenti, hogy percenként 150-szer, a pulzár által kibocsátott rádióhullámok “világítótorony-nyalábja” elsöpör a földön lévő kilátópontunkon. Ezt arra használhatjuk, hogy feltérképezzük a fehér törpe körül keringő pulzár útját, időzítve, hogy mikor érkezik pulzusa a teleszkópunkhoz, és ismerve a fénysebességet. Ez a módszer feltárta, hogy a két csillag kevesebb, mint 5 órán belül kering egymás körül.
Ez a pár, hivatalosan PSR J1141-6545 néven, ideális gravitációs laboratórium. 2001 óta évente többször túrázunk Parkes-ba, hogy feltérképezzük ennek a rendszernek a pályáját, amely számos einsteini gravitációs hatást mutat.
a pályák fejlődésének feltérképezése nem a türelmetleneknek való, de méréseink nevetségesen pontosak. Bár a PSR J1141-6545 több száz kvadrillió kilométerre van (egy kvadrillió millió milliárd), tudjuk, hogy a pulzár másodpercenként 2,5387230404-szer forog, és hogy pályája az űrben zuhan. Ez azt jelenti, hogy pályájának síkja nincs rögzítve, hanem lassan forog.
hogyan alakult ki ez a rendszer?
amikor csillagpárok születnek, a legnagyobb tömegű hal meg először, gyakran fehér törpét hozva létre. Mielőtt a második csillag meghal, átadja az anyagot fehér törpe társának. Korong alakul ki, amikor ez az anyag a fehér törpe felé esik, és több tízezer év alatt felpörgeti a fehér törpét, amíg néhány percenként meg nem forog.
ritka esetekben, mint ez, a második csillag felrobbanhat egy szupernóva, maga után hagyva a pulzár. A gyorsan forgó fehér törpe magával rántja a téridőt, így a pulzár orbitális síkja megdől, miközben húzza. Ezt a billentést figyeltük meg a pulzár pályájának betegtérképén keresztül.Einstein maga is úgy gondolta, hogy a térrel és idővel kapcsolatos sok jóslata soha nem lesz megfigyelhető. De az elmúlt néhány évben forradalom történt a szélsőséges asztrofizikában, beleértve a gravitációs hullámok felfedezését és a fekete lyuk árnyékának leképezését a teleszkópok világméretű hálózatával. Ezeket a felfedezéseket milliárd dolláros létesítmények tették.
szerencsére még mindig van szerepe az 50 éves Rádióteleszkópok általános relativitásának feltárásában, mint például a Parkes-ban, valamint a végzős hallgatók generációinak betegkampányaiban.