Ilustrasi artis mengenai seret bingkai Lense-Thirring yang dihasilkan dari kerdil putih berputar dalam sistem bintang perduaan PSR J1141-6545.
(Imej: © Mark Myers, Pusat Kecemerlangan ARC untuk Penemuan Gelombang Graviti (OzGrav))
Cara penyusunan ruang dan waktu di pusaran kosmik di sekitar bintang mati telah mengesahkan ramalan lain dari Teori relativiti umum Einstein, kajian baru mendapati.
Ramalan itu adalah fenomena yang dikenali sebagai seret bingkai, atau kesan Lense-Thirring. Ia menyatakan bahawa ruang-waktu akan berpusing di sekitar badan berputar yang besar. Sebagai contoh, bayangkan Bumi tenggelam dalam madu. Semasa planet berputar, madu di sekitarnya akan berpusing - dan hal yang sama berlaku dengan ruang-waktu.
Eksperimen satelit telah dikesan bingkai menyeret di medan graviti Bumi yang berputar, tetapi kesannya sangat kecil dan, oleh itu, sangat sukar untuk diukur. Objek dengan jisim yang lebih besar dan medan graviti yang lebih kuat, seperti kerdil putih dan bintang neutron, menawarkan peluang yang lebih baik untuk melihat fenomena ini.
Para saintis memberi tumpuan kepada PSR J1141-6545, pulsar muda kira-kira 1.27 kali jisim matahari. Pulsar terletak 10.000 hingga 25.000 tahun cahaya dari Bumi di buruj Musca (lalat), yang berdekatan dengan buruj Southern Cross yang terkenal.
Pulsar adalah bintang neutron berputar pantas yang memancarkan gelombang radio di sepanjang kutub magnetnya. (Bintang-bintang Neutron adalah mayat bintang yang mati dalam letupan bencana yang dikenali sebagai supernova; graviti sisa-sisa ini cukup kuat untuk menghancurkan proton bersamaan dengan elektron untuk membentuk neutron.)
PSR J1141-6545 mengelilingi kerdil putih dengan jisim hampir sama dengan matahari. Kerdil putih adalah teras bintang mati berukuran Bumi yang sangat padat yang tertinggal setelah bintang berukuran rata-rata telah menghabiskan bahan bakarnya dan menumpahkan lapisan luarnya. Matahari kita akan berakhir sebagai kerdil putih suatu hari, begitu juga lebih dari 90% semua bintang di galaksi kita.
Pulsar mengorbit kerdil putih dalam orbit yang ketat dan pantas kurang dari 5 jam, melintasi ruang sekitar 620,000 mph (1 juta km / j), dengan jarak maksimum antara bintang-bintang yang hampir tidak lebih besar daripada ukuran matahari kita, kaji pengarang utama Vivek Venkatraman Krishnan, ahli astrofizik di Institut Max Planck untuk Radio Astronomi di Bonn, Jerman, memberitahu Space.com.
Para penyelidik mengukur ketika denyut dari pulsar tiba di Bumi hingga ketepatan dalam 100 mikrodetik dalam jangka masa hampir 20 tahun, menggunakan teleskop radio Parkes dan UTMOST di Australia. Ini membolehkan mereka mengesan pergerakan jangka panjang dengan cara pulsar dan kerdil putih mengorbit satu sama lain.
Setelah menghapuskan kemungkinan penyebab berlakunya pergeseran ini, para saintis menyimpulkan bahawa itu adalah hasil dari seretan bingkai: Cara kerdil putih yang berputar cepat menarik pada ruang-waktu telah menyebabkan orbit pulsar mengubah orientasinya perlahan dari masa ke masa. Berdasarkan tahap menyeret bingkai, para penyelidik mengira bahawa kerdil putih berputar pada paksinya sekitar 30 kali sejam.
Penyelidikan sebelumnya menunjukkan bahawa kerdil putih terbentuk sebelum pulsar dalam sistem binari ini. Satu ramalan model teoretis seperti itu adalah, sebelum supernova pembentuk pulsar terjadi, nenek moyang pulsar menumpahkan hampir 20,000 bahan jisim Bumi ke kerdil putih selama kira-kira 16,000 tahun, meningkatkan kadar putarannya.
"Sistem seperti PSR J1141-6545, di mana pulsar lebih muda daripada kerdil putih, agak jarang berlaku," kata Venkatraman Krishnan. Kajian baru "mengesahkan hipotesis lama bagaimana sistem binari ini wujud, sesuatu yang dicadangkan sejak dua dekad yang lalu."
Para penyelidik menyatakan bahawa mereka menggunakan seret bingkai untuk menghasilkan pandangan tentang bintang berputar yang menyebabkannya. Di masa depan, kata mereka, mereka dapat menggunakan kaedah yang serupa untuk menganalisis bintang neutron binari untuk mengetahui lebih lanjut mengenai komposisi dalaman mereka, "yang, walaupun setelah lebih dari 50 tahun memerhatikannya, kita masih belum mengatasinya," Venkatraman Krishnan berkata. "Ketumpatan jirim di dalam bintang neutron jauh melebihi yang dapat dicapai di makmal, jadi ada banyak fisika baru yang harus dipelajari dengan menggunakan teknik ini untuk menggandakan sistem bintang neutron."
Para saintis memperincikan penemuan mereka dalam talian hari ini (30 Jan) dalam jurnal Science.
- Di dalam bintang neutron (infografik)
- Apa itu pulsar?
- Dalam foto: Eksperimen gerhana matahari 1919 Einstein menguji relativiti umum
