Einstein általános relativitáselméletének egyik jóslata az, hogy bármely forgó test a téridő szövetét maga körül tolja. Ezt a jelenséget „kerethúzásnak” nevezik.
A mindennapi életben a képkockák elhúzása nem fontos, mivel a hatás hihetetlenül kicsi. Ennek a Föld teljes forgása által okozott hatásának felderítéséhez olyan műholdakra van szükség, mint például a 750 millió dolláros „Gravity Probe B”, amely körülbelül 100 000 évenként egy fokos szögváltozást észlelt a giroszkópokban.
Szerencsénkre az univerzumban számos természetes gravitációs laboratórium található, ahol a fizikusok teljes dicsőségükben megfigyelhetik Einstein jóslatait.
A tér – idő görbülete. (Mark Myers / OzGrav ARC Kiválósági Központ)
A tudósok csoportjának a Science folyóiratban közzétett tanulmánya egy rádióteleszkóp és egy egyedülálló kompakt csillagpár között, amelyek hatalmas sebességgel keringenek egymással, sokkal hangsúlyosabb léptékű képkockák húzásával és ledobásával kapcsolatos bizonyítékokat tárnak fel.
Ezeknek a csillagoknak a mozgása zavarba hozhatta a csillagászokat Newton idejében, mivel egyértelműen görbült téridőben mozognak, és pályájuk magyarázatához Einstein általános relativitáselméletére van szükség.
Az általános relativitáselmélet a modern gravitációs elmélet alapja. Ez magyarázza a csillagok, bolygók és műholdak pontos mozgását, sőt az idő múlását is. Kevésbé ismert jóslata az, hogy a forgó testek magukkal húzzák a téridőt. Minél gyorsabban forog az objektum és minél masszívabb, annál észrevehetőbb a tér-idő eltolódása.
Az egyik típusú tárgy egy fehér törpe. Ezek az elhalt csillagok maradványai, amelyek valamikor többször voltak a Napunk tömegénél, de kimerítették hidrogén üzemanyagukat.
Ami megmaradt, mérete hasonló a Földhöz, de több százezerszer nagyobb. A fehér törpék is nagyon gyorsan tudnak forogni, egy-két percenként teljes forradalmat teljesíteni, nem pedig 24 órán keresztül, mint a Föld.
Az ilyen fehér törpe által okozott húzás körülbelül 100 milliószor erősebb lenne, mint a Földé.
Ez minden rendben, de nem repülhetünk egy fehér törpéhez és nem indíthatunk műholdakat körülötte. Szerencsére a természet kedves a csillagászokkal szemben, és megvan a maga módja, hogy megfigyelhessük őket a pulzárnak nevezett keringő csillagokon keresztül.
Húsz évvel ezelőtt a CSIRO Parkes rádióteleszkóp egyedülálló csillagpárt fedezett fel, amely fehér törpéből áll (a Föld mérete, de körülbelül 300 000-szer nehezebb) és egy rádió pulzárból (akkora, mint egy kis város, de 400 000-szer nehezebb, mint a Föld).
A fehér törpékhez képest a pulzárok általában más szinten vannak. Nem hétköznapi atomokból állnak, hanem neutronok vannak összenyomva, hihetetlenül sűrűvé téve őket. Sőt, a pulzár percenként 150-szer forog.
Ez azt jelenti, hogy percenként 150-szer egy e jeladó által sugárzott rádióhullámok „fénysugara” söpör el itt, a Földön. Ezt használhatjuk a pulzár útjának megrajzolásához, amikor a fehér törpe körül forog, annak az időnek az alapján, amikor pulzusa eléri a távcsövünket, és ismerve a fénysebességet. Ez a módszer azt mutatta, hogy két csillag kevesebb, mint 5 óra alatt kering egymás körül.
Ez a hivatalosan PSR J1141-6545 névre keresztelt pár ideális gravitációs laboratórium. 2001 óta a tudósok évente többször utaztak a CSIRO Parkokba, hogy feltérképezzék ennek a rendszernek a pályáját, amely számos Einstein gravitációs hatását mutatja.
Annak ellenére, hogy a PSR J1141-6545 több száz kvadrillió kilométerre van (kvadrillió – millió milliárd), tudjuk, hogy a pulzár másodpercenként 2,5387230404-szer forog, és keringése egyensúlyban van.
Ez azt jelenti, hogy pályája síkja nincs rögzítve, hanem lassan forog.
Hogyan jött létre ez a rendszer?
Amikor csillagpárok keletkeznek, a legtömegesebb hal meg először, gyakran fehér törpét hozva létre. Mielőtt a második csillag meghalna, átadja az anyagot társának.
Fehér törpe, amely forog, miközben felszívja az anyagot társa felől. (ARC Kiválósági Központ a gravitációs hullámok felfedezéséhez)
Lemez képződik, amikor ez az anyag egy fehér törpe felé esik, és több tízezer éven keresztül felgyorsítja a fehér törpét.
Ilyen ritka alkalmakkor egy második csillag felrobbanthat egy szupernóvá, pulzárt hagyva maga után. A gyorsan forgó fehér törpe magával rántja a téridőt, amitől a pulzár pályasíkja megdől. Ezt a dőlést figyeltük meg a pulzár pályájának feltérképezésénél.
Maga Einstein úgy gondolta, hogy sok előrejelzése a térről és az időről soha nem fog kiderülni. De az elmúlt években forradalom ment végbe az extrém asztrofizikában, ideértve a gravitációs hullámok és a fekete lyuk képeinek felfedezését a teleszkópok világméretű hálózatának felhasználásával.
Matthew Bailes, ARC tudományos munkatárs, Swinburne Műszaki Egyetem, Max Planck Intézet tudományos munkatársa.
Ezt a cikket a The Conversation jelentette meg.
Források: Fotó: Mark Myers / OzGrav ARC Kiválósági Központ / Swinburne Műszaki Egyetem
