Warp factor: nósve observado rotação da estrela que arrasta o próprio tecido do espaço e do tempo

Uma das previsões de Einstein da teoria da relatividade geral é que qualquer corpo giratório arrasta o próprio tecido do espaço-tempo em sua vizinhança com ele. Isto é conhecido como”frame-draging”.

na vida cotidiana, o arrastamento de quadros é indetectável e inconsequente, pois o efeito é ridiculamente pequeno. Detectar o arrastamento de quadros causado por todo o spin da Terra requer satélites como a sonda de gravidade B de US $ 750 milhões, e a detecção de mudanças angulares em giroscópios equivalentes a apenas um grau a cada 100.000 anos.felizmente para nós, o Universo contém muitos laboratórios gravitacionais naturais onde os físicos podem observar as previsões de Einstein a trabalhar em detalhes requintados. A pesquisa da nossa equipa, publicada hoje em ciência, revela evidências de arrastamento de quadros numa escala muito mais perceptível, usando um radiotelescópio e um par único de estrelas compactas a zunir um ao outro a velocidades vertiginosas.

o movimento dessas estrelas teria perplexo astrônomos no tempo de Newton, como eles claramente se movem em um espaço-tempo distorcido, e requerem a Teoria Geral da relatividade de Einstein para explicar suas trajetórias.

o sistema binário PSR J1141-6545 descoberto pelo telescópio de rádio Parkes do CSIRO. O pulsar orbita a sua companheira anã branca a cada 4,8 horas. A rápida rotação da anã branca arrasta o espaço-tempo à sua volta, fazendo com que toda a órbita caia no espaço. Mark Myers / ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

General relativity is the foundation of modern gravitational theory. Explica o movimento preciso das estrelas, planetas e satélites, e até o fluxo do tempo. Uma de suas previsões menos conhecidas é que os corpos girando arrastam o espaço-tempo com eles. Quanto mais rápido um objeto gira e mais massivo ele é, mais poderoso o arrasto.

Um tipo de objeto para o qual isso é muito relevante é chamado de anã branca. Estes são os núcleos que sobraram das estrelas mortas que foram uma vez várias vezes a massa do nosso Sol, mas desde então esgotaram o seu combustível de hidrogénio. O que resta é semelhante em tamanho à Terra, mas centenas de milhares de vezes mais massivo. As anãs brancas também podem girar muito rapidamente, girando a cada minuto ou dois, em vez de a cada 24 horas como a terra faz.

o arrastamento de quadros causado por tal anã branca seria cerca de 100 milhões de vezes mais poderoso do que o da Terra.

isso é tudo muito bom, mas não podemos voar para uma anã branca e lançar satélites em torno dela. Felizmente, no entanto, a natureza é gentil para os astrônomos e tem sua própria maneira de nos deixar observá-los, através de estrelas em órbita chamadas pulsares.há vinte anos, o radiotelescópio Parkes de CSIRO descobriu um par estelar único constituído por uma anã branca (cerca do tamanho da Terra, mas cerca de 300.000 vezes mais pesada) e um pulsar de rádio (apenas do tamanho de uma cidade, mas 400.000 vezes mais pesada). em comparação com anãs brancas, pulsares estão em outra liga. Eles não são feitos de átomos convencionais, mas de nêutrons embalados firmemente juntos, tornando-os incrivelmente densos. Além disso, o pulsar do nosso estudo gira 150 vezes por minuto. isto significa que, 150 vezes por minuto, um “farol” de ondas de rádio emitidas por este pulsar passa pelo nosso ponto de vantagem aqui na Terra. Podemos usar isto para mapear o caminho do pulsar à medida que orbita a anã branca, cronometrando quando o seu pulso chega ao nosso Telescópio e conhecendo a velocidade da luz. Este método revelou que as duas estrelas orbitam uma à outra em menos de 5 horas.este par, oficialmente chamado PSR J1141-6545, é um laboratório gravitacional ideal. Desde 2001 temos caminhado para Parkes várias vezes por ano para mapear a órbita deste sistema, que exibe uma infinidade de efeitos gravitacionais Einsteinianos.mapear a evolução das órbitas não é para os impacientes, mas as nossas medições são ridiculamente precisas. Embora o PSR J1141-6545 esteja a várias centenas de quadriliões de quilómetros de distância( um quadrilhão é um milhão de milhões), sabemos que o pulsar gira 2.538723040404 vezes por segundo, e que a sua órbita está a cair no espaço. Isto significa que o plano de sua órbita não é fixo, mas em vez disso está girando lentamente.como é que este sistema se formou?

quando os pares de estrelas nascem, o mais massivo morre primeiro, muitas vezes criando uma anã branca. Antes da segunda estrela morrer, transfere matéria para a sua companheira anã branca. Um disco forma – se à medida que este material cai em direção à anã branca, e ao longo de dezenas de milhares de anos ele Reves a anã branca, até que gira a cada poucos minutos.

Artist’s impression of a white dwarf being spin-up by the transfer of matter from its companion. O Material na superfície da estrela inchada cai em direção à anã branca e forma um disco de material viajando tão rapidamente que faz com que a estrela gire rapidamente. ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery

In rare cases such as this one, the second star can then detonate in a supernova, leaving behind a pulsar. A anã branca, que gira rapidamente, arrasta o espaço-tempo com ela, fazendo com que o plano orbital do pulsar se incline à medida que é arrastado. Esta inclinação é o que observamos através do mapeamento do paciente da órbita do pulsar.o próprio Einstein pensou que muitas de suas previsões sobre o espaço e o tempo nunca seriam observáveis. Mas os últimos anos viram uma revolução na astrofísica extrema, incluindo a descoberta de ondas gravitacionais e a imagem de uma sombra de Buraco negro com uma rede mundial de telescópios. Estas descobertas foram feitas por instalações de bilhões de dólares. felizmente ainda existe um papel na exploração da relatividade geral para radiotelescópios de 50 anos como o de Parkes, e para campanhas de pacientes por gerações de estudantes graduados.

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