10 април 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Астрономи видяха как се усуква пространство-времето от танца на две звезди (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 03 февруари 2020 в 00:2685890
Концепция на художник за PSR J1141-6545, система, открита с радиотелескопа Parkers на CSIRO (показан отляво) наблюдава „увличане на инерциални системи“. Вдясно бялото джудже и пулсарът - две въртящи се звезди, усукващи пространство-времето. Кредит: Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence.

Астрономи откриха първата звездна система, в която успяха да измерят ефект, следствие от Общата теория на относителността на Айнщайн, т. нар. „прецесия на Лензе - Тиринг“, наричан също „усукване на инерциални системи“.

Явлението, прогнозирано преди повече от век, при което бързо въртящ се обект завърта тъканта на космическото време около себе си, е наблюдавано в рядка двойна звездна система, наречена PSR J1141-6545 - екстремна комбинация от бяло джудже и пулсар - равномерните импулси от неутронна звезда дават възможност да се измерят с висока точност параметрите на нейното движение, които се влияят от бързото въртене на бялото джудже.

Резултатите са публикувани в списание Science на 30 януари.

„Представете си, че имате купа с мед и в нея поставяте топка за голф и оцветители за храна“, обяснява водещият автор на изследването Вивек Венкатраман Кришнан (Vivek Venkatraman Krishnan) от Института за радиоастрономия от „Макс Планк“, Бон, Германия. „Ако завъртите топката за голф много бързо, медът също ще се завърти, увличайки оцветителя за храна заедно със себе си. В този случай въртящата се топка е бялото джудже, медът е изкривеното пространство, а оцветителите за храна - пулсарът. 

via GIPHY

Съвременната теория на гравитацията - Общата теория на относителността на Айнщайн (ОТО) - прогнозира редица нови ефекти, които се забелязват при тела с големи маси, както и техните интензивни движения.

Според следствията от теорията на Айнщайн гравитацията възниква поради кривината на пространство-времето и обекти като Слънцето и Земята променят тази геометрия. Неотдавнашният напредък в научния инструментариум доведе до поредица открития, свързани с Общата теория на относителността. Откриването на гравитационни вълни, обявено през 2016 г ., първото изображение на сянка на черна дупка, а също и звездите, обикалящи около около свръхмасивна черна дупка в центъра на нашата собствена галактика, бяха публикувани миналата година.

Сега е наблюдавано още едно явление, следствие на ОТО, наречено прецесия на Лензе - Тиринг (ПЛТ) или усукване на инерционните системи. В този случай освен привличането, обусловено от кривината на пространство-времето, върху тялото действа допълнителна сила, наречена гравимагнитна, която води до промяна на равнината на орбитата на обекта.

През 1918 г. (три години след като Айнщайн публикува теорията си), австрийските математици Йозеф Лензе (Josef Lense) и Ханс Тиринг (Hans Thirring) осъзнават, че ако Айнщайн е прав, всички въртящи се тела трябва да „усукват“ самата тъкан на близкото пространство-време. В ежедневието ефектът е незначителен и почти неоткриваем. В началото на този век първите експериментални доказателства за този ефект са наблюдавани в жироскопи на орбита около Земята, чиято ориентация е изместена в посока на въртенето на Земята.

Потенциално ПЛТ може да се измери и при астрономически наблюдения, но за това е необходимо да се намерят подходящи обекти -  близка двойка масивни гравитационно свързани тела като параметрите на тяхното движение трябва да може независимо да се определят с висока точност.

Изображение на художник на бързо въртящата се неутронна звезда и бялото джудже, усукващо тъканта на космическото време около орбитата си. Кредит:  Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence.

Проф. Матю Бейлс (Matthew Bailes) от Технологичния университет в Суинбърн и екипът му, представят анализ на 20-годишните си наблюдения с радиотелескопа "Паркс" на системата PSR J1141-6545, двойна система от звезди - пулсар и бяло джудже - които се въртят една около друга с удивителна скорост. Бялото джудже е с размера на Земята, но с 300 000 пъти по-голяма плътност от нея, а неутронната звезда, макар само 20 километра в диаметър, е с около 100 милиарда пъти по-голяма плътност от тази на Земята.

Няколко особености едновременно правят PSR J1141-6545 уникална. Освен вече споменатите фактори, обектите в тази система еволюират по нестандартен начин: обикновено първо по-масивната звезда се превръща в компактен обект (пулсар в случая), а след това същото се случва и с по-малко масивната. В PSR J1141-6545 всичко се случва наобратно.

Преди звездата да се взриви (и да стане неутронна звезда), преди милион или повече години, тя започва да набъбва, изхвърляйки външната си обвивка, която пада върху близкото бяло джудже. Тези падащи остатъци карат бялото джудже да се върти по-бързо и по-бързо, докато една негова обиколка не започне да се измерва с минути.

Пулсар в орбита около такова бяло джудже представлява уникална възможност за изследване на теорията на Айнщайн.

PSR J1141-6545 се оказа чудесна релативистка система, идеална за демонстриране на ефекта на Лензе - Тиринг.

Бързо въртящото се бяло джудже в PSR J1141-6545 усуква пространство-времето 100 милиона пъти по-силно от наблюдаваното на околоземните сателити!

Измерванията на радиоимпулсите от пулсара позволяват да се определи с висока точност параметрите на неговата орбита. Резултатите от наблюденията показват постепенна промяна в ориентацията на равнината на орбитата на пулсара, което може да бъде постигнато само ако се включи влиянието на ефекта на Лензе - Тиринг от страна на бялото джудже върху орбитата на пулсара.

Сравнението на времето на пристигане на импулсите на неутронната звезда по показанията на атомен часовник даде възможност да се определи орбитата на обекта с точност от тридесет километра за почти две десетилетия. Анализът на събраните данни позволи да се идентифицира изместване на позицията от около 150 километра спрямо очакваното. Изчисленията, вземащи предвид PMT, позволиха да се обясни тази разлика с висока точност. Определена стойност на PMT позволи да се изчисли скоростта на въртене на бялото джудже, което е твърде бледо за директно измерване. Оказа се, че периодът на въртене е по-малък от 200 секунди.

„В началото звездната двойка проявяваше много от класическите ефекти, които теорията на Айнщайн предвиждаше. След това забелязахме постепенна промяна в ориентацията на равнината на равнината орбита", разказва Вивек Кришнан.

"Пулсарите са космически часовници. Тяхната висока стабилност на въртене означава, че всяко отклонение от очакваното време на пристигане на импулсите му вероятно се дължи на движението на пулсара или на електроните и магнитните полета, с които се срещат импулсите. Пулсарното време е мощна техника, при която ние използваме атомни часовници в радиотелескопите, за да преценим времето за пристигане на импулсите от пулсара с много висока точност. Движението на пулсара по неговата орбита модулира времето на пристигане, като по този начин дава възможност за неговото измерване", коментира астрофизикът.

Справка: V. Venkatraman Krishnan el al., "Lense–Thirring frame dragging induced by a fast-rotating white dwarf in a binary pulsar system," Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aax7007

Източник:

Warp factor: we’ve observed a spinning star that drags the very fabric of space and time, Matthew Bailes (ARC Laureate Fellow, Swinburne University of Technology., Swinburne University of Technology), Vivek Venkatraman Krishnan (Scientific staff, Max Planck Institute), The Conversation под лиценз Creative Commons

Bizarre Cosmic Dance предлага свеж тест за обща относителност, Scientific American

Astronomers witness the dragging of space-time in stellar cosmic dance, Swinburne University of Technology


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.