Пространство-время закручивается вокруг мертвой звезды, подтверждая прогнозы ОТО

Характер закручивания ткани пространства-времени в космическом «водовороте» вокруг мертвой звезды позволил еще раз подтвердить прогнозы Общей теории относительности Эйнштейна, сообщается в новом исследовании.

Этот прогноз представляет собой явление, известное как увлечение инерциальных систем отсчета (ИСО), или эффект Лензе-Тирринга. Согласно ему, пространство-время в окрестностях массивных вращающихся объектов также начинает вращаться. Например, представьте себе, что вращающаяся Земля погружена в тягучий мёд. При вращении планеты вместе с ней закручиваются в воронку и близлежащие слои мёда – и нечто подобное происходит с пространственно-временным континуумом.

Проведенные ранее исследования показали, что эффект Лензе-Тирринга проявляется в случае Земли, однако величина его крайне мала, а потому с трудом поддается измерениям. Более массивные объекты с более мощными гравитационными полями, такие как белые карлики и нейтронные звезды, характеризуются измеримым эффектом ИСО.

В новой работе исследователи во главе с Вивеком В. Кришаном (Vivek Venkatraman Krishnan), астрофизиком из Института радиоастрономии Общества Макса Планка, Германия, изучили молодой пульсар под названием PSR J1141-6545, имеющий массу порядка 1,27 массы Солнца и расположенный на расстоянии от 10 000 до 25 000 световых лет от Земли в направлении созвездия Муха. Пульсары представляют собой стремительно вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают радиоволны вдоль магнитных полюсов.

Пульсар PSR J1141-6545 обращается вокруг белого карлика, масса которого примерно равна массе Солнца. Белые карлики являются остатками сгоревших звезд средней массы, израсходовавших запасы звездного горючего.

Пульсар обращается вокруг белого карлика по узкой орбите с периодом менее 5 часов, двигаясь в пространстве со скоростью примерно 1 миллион километров в час, при максимальном расстоянии между звездами, примерно равном диаметру Солнца.

Исследователи изучили характер импульсов пульсара, наблюдаемых с Земли, с точностью в пределах 100 микросекунд на протяжении периода примерно в 20 лет, используя радиотелескопы Parkes и UTMOST, расположенные на территории Австралии. Это позволило идентифицировать долгосрочные изменения характера орбитального движения пульсара и белого карлика.

После исключения всех остальных возможных причин ученые пришли к выводу, что эти изменения представляют собой проявление эффекта увлечения ИСО: характер воздействия стремительного вращения белого карлика на окружающее пространство-время обусловливает медленное изменение ориентации орбиты пульсара. Оценив глубину эффекта увлечения ИСО, исследователи рассчитали, что белый карлик вращается вокруг собственной оси с частотой примерно 30 раз в час. Полученные результаты позволили подтвердить выдвинутое ранее предположение о происхождении системы PSR J1141-6545, согласно которой взрыв сверхновой, сформировавший пульсар, произошел позже, чем образовался белый карлик, поэтому извергнутый в результате этого звездного взрыва материал обусловил значительное увеличение скорости вращения белого карлика.

Исследование опубликовано в журнале Science.