una dintre predicțiile teoriei generale a relativității a lui Einstein este că orice corp rotitor trage însăși țesătura spațiului-timp în vecinătatea sa în jurul ei. Acest lucru este cunoscut sub numele de „tragere cadru”.
în viața de zi cu zi, tragerea cadrelor este atât nedetectabilă, cât și lipsită de consecințe, deoarece efectul este atât de ridicol de mic. Detectarea tragerii cadrului cauzată de întreaga rotire a Pământului necesită sateliți, cum ar fi sonda Gravitațională B de 750 de milioane de dolari SUA și detectarea schimbărilor unghiulare în giroscoape echivalente cu doar un grad la fiecare 100.000 de ani sau cam asa ceva.din fericire pentru noi, Universul conține multe laboratoare gravitaționale naturale, unde fizicienii pot observa predicțiile lui Einstein în detaliu. Cercetările echipei noastre, publicate astăzi în Science, dezvăluie dovezi ale tragerii cadrelor pe o scară mult mai vizibilă, folosind un telescop radio și o pereche unică de stele compacte care se învârt una în jurul celeilalte la viteze amețitoare.
mișcarea acestor Stele i-ar fi nedumerit pe astronomi în timpul lui Newton, deoarece se mișcă clar într-un spațiu-timp deformat și necesită Teoria generală a relativității a lui Einstein pentru a explica traiectoriile lor.
relativitatea generală este fundamentul teoriei gravitaționale moderne. Explică mișcarea precisă a stelelor, planetelor și sateliților și chiar fluxul timpului. Una dintre predicțiile sale mai puțin cunoscute este că corpurile care se rotesc trag spațiu-timp cu ele. Cu cât un obiect se învârte mai repede și cu cât este mai masiv, cu atât este mai puternică tragerea.
un tip de obiect pentru care acest lucru este foarte relevant se numește pitic alb. Acestea sunt miezurile rămase de la stelele moarte care au fost odată de mai multe ori masa Soarelui nostru, dar de atunci și-au epuizat combustibilul cu hidrogen. Ceea ce rămâne este similar ca mărime cu Pământul, dar de sute de mii de ori mai masiv. Piticii albi se pot roti, de asemenea, foarte repede, rotindu-se la fiecare minut sau două, mai degrabă decât la fiecare 24 de ore, așa cum face pământul.
tragerea cadrului cauzată de o astfel de pitică albă ar fi de aproximativ 100 de milioane de ori mai puternică decât cea a Pământului.
asta este bine și bine, dar nu putem zbura către o pitică albă și să lansăm sateliți în jurul ei. Din fericire, însă, natura este amabilă cu astronomii și are propriul mod de a ne permite să le observăm, prin intermediul unor stele care orbitează numite pulsari.cu douăzeci de ani în urmă, radiotelescopul Parkes al lui CSIRO a descoperit o pereche stelară unică formată dintr-o pitică albă (aproximativ de dimensiunea Pământului, dar de aproximativ 300.000 de ori mai grea) și un pulsar radio (doar de dimensiunea unui oraș, dar de 400.000 de ori mai greu).
în comparație cu piticii albi, pulsarii se află într-o altă ligă cu totul. Ele nu sunt făcute din atomi convenționali, ci din neutroni împachetați strâns împreună, făcându-i incredibil de densi. Mai mult, pulsarul din studiul nostru se învârte de 150 de ori în fiecare minut.
asta înseamnă că, de 150 de ori pe minut, un „fascicul far” de unde radio emise de acest pulsar trece peste punctul nostru de vedere aici pe Pământ. Putem folosi acest lucru pentru a cartografia calea pulsarului în timp ce orbitează pitica albă, cronometrând când pulsul său ajunge la telescopul nostru și cunoscând viteza luminii. Această metodă a arătat că cele două stele orbitează una pe alta în mai puțin de 5 ore.
această pereche, numită oficial PSR J1141-6545, este un laborator gravitațional ideal. Din 2001 am călătorit la Parkes de mai multe ori pe an pentru a cartografia orbita acestui sistem, care prezintă o multitudine de efecte gravitaționale Einsteiniene.cartografierea evoluției orbitelor nu este pentru cei nerăbdători, dar măsurătorile noastre sunt ridicol de precise. Deși PSR J1141 – 6545 se află la câteva sute de cvadrilioane de kilometri distanță (un cvadrilion este un milion de miliarde), știm că pulsarul se rotește de 2,5387230404 ori pe secundă și că orbita sa se prăbușește în spațiu. Aceasta înseamnă că planul orbitei sale nu este fix, ci se rotește încet.
cum s-a format acest sistem?
când se nasc perechi de stele, cea mai masivă moare mai întâi, creând adesea o pitică albă. Înainte ca a doua stea să moară, ea transferă Materia însoțitorului său pitic alb. Un disc se formează pe măsură ce acest material cade spre pitica albă și, de-a lungul a zeci de mii de ani, turează pitica albă, până când se rotește la fiecare câteva minute.
În cazuri rare, cum ar fi aceasta, a doua stea poate apoi detona într-o supernovă, lăsând în urmă un pulsar. Pitica albă care se învârte rapid trage spațiu-timp cu ea, făcând planul orbital al pulsarului să se încline în timp ce este târât. Această înclinare este ceea ce am observat prin cartografierea pacientului orbitei pulsarului.Einstein însuși a crezut că multe dintre predicțiile sale despre spațiu și timp nu vor fi niciodată observabile. Dar ultimii ani au văzut o revoluție în astrofizica extremă, inclusiv descoperirea undelor gravitaționale și imagistica unei umbre de gaură neagră cu o rețea mondială de telescoape. Aceste descoperiri au fost făcute de facilități de miliarde de dolari.
Din fericire, există încă un rol în explorarea relativității generale pentru telescoapele radio vechi de 50 de ani, precum cel de la Parkes, și pentru campaniile pentru pacienți ale generațiilor de studenți absolvenți.