Illustrazione dell'artista del trascinamento del telaio Lense-Thirring derivante da una nana bianca rotante nel sistema binario a stella PSR J1141-6545.
(Immagine: © Mark Myers, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
Il modo in cui il tessuto dello spazio e del tempo vortica in un vortice cosmico attorno a una stella morta ha confermato l'ennesima previsione da La teoria della relatività generale di Einstein, un nuovo studio trova.
Tale previsione è un fenomeno noto come trascinamento di fotogrammi o effetto Lense-Thirring. Afferma che lo spazio-tempo si agiterà attorno a un corpo massiccio e rotante. Ad esempio, immagina che la Terra fosse immersa nel miele. Man mano che il pianeta ruotava, il miele attorno a esso avrebbe turbinato - e lo stesso vale per lo spazio-tempo.
Sono stati rilevati esperimenti satellitari trascinamento della cornice nel campo gravitazionale della Terra in rotazione, ma l'effetto è straordinariamente piccolo e, pertanto, è stato difficile da misurare. Gli oggetti con masse maggiori e campi gravitazionali più potenti, come le nane bianche e le stelle di neutroni, offrono maggiori possibilità di vedere questo fenomeno.
Gli scienziati si sono concentrati su PSR J1141-6545, una giovane pulsar circa 1,27 volte la massa del sole. La pulsar si trova da 10.000 a 25.000 anni luce dalla Terra nella costellazione Musca (la mosca), che si trova vicino alla famosa costellazione della Croce del Sud.
Una pulsar è una stella di neutroni a rotazione rapida che emette onde radio lungo i suoi poli magnetici. (Stelle di neutroni sono cadaveri di stelle morti in esplosioni catastrofiche note come supernova; la gravità di questi resti è abbastanza potente da schiacciare i protoni insieme agli elettroni per formare neutroni.)
Il PSR J1141-6545 circonda un nano bianco con una massa simile a quella del sole. Nani bianchi sono i superdensi nuclei delle stelle morte di dimensioni terrestri che vengono lasciati indietro dopo che le stelle di medie dimensioni hanno esaurito il loro combustibile e hanno perso i loro strati esterni. Il nostro sole finirà come un nano bianco un giorno, così come più del 90% di tutte le stelle nella nostra galassia.
La pulsar orbita attorno alla nana bianca in un'orbita stretta e veloce lunga meno di 5 ore, sfrecciando nello spazio a circa 620.000 mph (1 milione di km / h), con una separazione massima tra le stelle appena più grande delle dimensioni del nostro sole, studia l'autore principale Vivek Venkatraman Krishnan, un astrofisico del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, ha detto a Space.com.
I ricercatori hanno misurato quando gli impulsi della pulsar sono arrivati sulla Terra con una precisione entro 100 microsecondi per un periodo di quasi 20 anni, usando i radiotelescopi Parkes e UTMOST in Australia. Ciò ha permesso loro di rilevare una deriva a lungo termine nel modo in cui la pulsar e la nana bianca si orbitano a vicenda.
Dopo aver eliminato altre possibili cause di questa deriva, gli scienziati hanno concluso che era il risultato del trascinamento del fotogramma: il modo in cui la nana bianca che gira rapidamente nello spazio-tempo ha fatto sì che l'orbita della pulsar cambi lentamente il suo orientamento nel tempo. Sulla base del livello di trascinamento del fotogramma, i ricercatori hanno calcolato che la nana bianca volteggia sul suo asse circa 30 volte all'ora.
Ricerche precedenti hanno suggerito che la nana bianca si è formata prima della pulsar in questo sistema binario. Una previsione di tali modelli teorici è che, prima che si verificasse la supernova che forma la pulsar, il progenitore della pulsar gettò sul nano bianco quasi 20.000 masse terrestri nel corso di circa 16.000 anni, aumentando la sua velocità di rotazione.
"I sistemi come PSR J1141-6545, in cui la pulsar è più giovane del nano bianco, sono piuttosto rari", ha dichiarato Venkatraman Krishnan. Il nuovo studio "conferma un'ipotesi di vecchia data su come è nato questo sistema binario, qualcosa che è stato proposto oltre due decenni fa".
I ricercatori hanno notato che hanno usato il trascinamento dei fotogrammi per fornire informazioni sulla stella rotante che lo ha causato. In futuro, hanno detto, possono usare un metodo simile per analizzare le stelle binarie di neutroni per saperne di più sulla loro composizione interna ", che, anche dopo oltre 50 anni di osservazione, non abbiamo ancora una mano", Venkatraman Krishnan ha detto. "La densità della materia all'interno di una stella di neutroni supera di gran lunga ciò che può essere raggiunto in un laboratorio, quindi c'è una ricchezza di nuova fisica da imparare usando questa tecnica per raddoppiare i sistemi di stelle di neutroni."
Gli scienziati hanno dettagliato le loro scoperte online oggi (30 gennaio) sulla rivista Science.
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