Splošna teorija relativnosti je polna čudnih napovedi o tem, kako ogromna telesa vplivajo na prostor in čas. Vse od gravitacijskih valov do leče svetlobe s temno snovjo. Toda ena najbolj nenavadnih napovedi je učinek, znan kot vlečenje okvirja. Učinek je tako šibek, da so ga prvič izmerili pred desetletjem. Zdaj so astronomi izmerili učinek okoli belega škrata in nam pove, kako nastanejo nekatere supernove.
V splošni relativnosti gravitacija ni sila. Prisotnost mase upogne prostor okoli nje, kar pomeni, da se predmeti, ki se gibljejo v bližini mase, odbijejo od ravne poti. Ta upogib je videti, kot da bi predmet vlečeli proti masi, kot da bi bila sila, ki ji pravimo gravitacija. Ko se velika masa vrti, se prostor tudi rahlo zasuka v smeri vrtenja. Prav ta učinek je znan kot vlečenje okvirja.
Ilustracija vlečenja okvirja. Zasluge: Simon Tyran, prek Wikipedije
Ilustracijo vlečenja okvirja lahko vidite na zgornji sliki. Osrednji objekt je masivno vrteče se telo, kot je črna luknja. Rdeče pike predstavljajo točke, ki 'mirujejo', kar pomeni, da se ne premikajoskoziprostor. Namesto tega se premikajo, ker se prostor okoli telesa zaradi rotacije zvija. Ta učinek vlečenja okvirja je poleg kakršnega koli orbitalnega gibanja, ki bi ga lahko imel predmet, in je del razloga, zakaj se akrecijski disk okoli črne luknje lahko tako zelo segreje.
V bližini Zemlje je učinek vlečenja okvirja zelo majhen. Tako majhen, da so ga izmerili s posebnim satelitom. Vesoljsko plovilo, znano kot Gravity Probe B, je vsebovalo enega najbolj sferičnih predmetov, kar jih je bilo kdaj izdelanih. Ko je bila v vesolju, se je krogla vrtela in opazovala čas.
Precesijski učinek gravitacijske sonde B. Zasluge: ekipa Gravity Probe B, Stanford, NASA
Brez vlečenja okvirja mora vrteča se krogla, ki kroži okoli Zemlje, vedno ohraniti isto orientacijo, kot žiroskop. Zemljina gravitacija ne more povzročiti, da bi se zvijala sama. Toda vlečenje okvirja lahko. Zaradi Zemljinega vrtenja se območje vesolja, ki je bližje Zemlji, zasuka le nekoliko hitreje kot območje vesolja, ki je oddaljeno. To pomeni, da se del krogle, ki je bližje Zemlji, nekoliko potisne in posledično se njegova usmerjenost sčasoma spremeni. Temu pravimo Lense-Thirringova precesija. Leta 2015 je ekipa izmerila to precesijo in se je popolnoma ujemala s splošno relativnostjo.
Čeprav je učinek vlečenja okvirja večji okoli masivnih teles, kot so beli pritlikavki in nevtronske zvezde, ga ni lahko izmeriti. Za merjenje vlečenja okvirja telesa morate imeti nekaj, ki kroži okoli njega. Na našo srečo je veliko belih pritlikavk in nevtronskih zvezd del binarnega sistema. Pred kratkim je ekipa uporabila binarni sistem za preučevanje vlečenja okvirja.
Leta 1999 je avstralski radijski teleskop Parkes odkril pulsar PSR J1141-6545. To je nevtronska zvezda, ki je v dvojni orbiti z belo pritlikavo zvezdo. Razdalja med tema dvema zvezdama je le približno širina Sonca in vsakih pet ur krožita druga okoli druge.
Ker pulsarji v rednih intervalih oddajajo oster radijski impulz, jih lahko astronomi uporabijo za izjemno natančne meritve gibanja in orbite pulzarja. Meritve so tako natančne, da jih lahko uporabimo za merjenje učinkov splošne relativnosti, vključno z vlečenjem okvirja. Ker se bela pritlikavka vrti, se orbita pulzarja sčasoma nekoliko precesira. Količina precesije je odvisna od mase in hitrosti vrtenja belega pritlikavka.
Parkesov radijski teleskop, gledan z območja za obiskovalce. Zasluge: Stephen West
Po dvajsetih opazovanjih pulsarja ekipa ni samo opazovala vlečenja okvirja, ampak je z njim izmerila hitrost vrtenja belega pritlikavka. Ugotovili so, da se obrne enkrat na 100 sekund, kar je za belega pritlikavka precej hitro.
Rezultati se ujemajo s priljubljenim modelom o tem, kako se razvijajo tesni binarni sistemi. Pulsarji nastanejo, ko velike zvezde umrejo in postanejo supernove. To pomeni, da je bil binarni sistem nekoč binarni sistem, kjer je velika zvezda krožila okoli belega pritlikavka. Ko je zvezda dosegla konec svoje življenjske dobe, bi beli pritlikavec ujel material iz njene zunanje plasti, kar bi povzročilo hitrejše vrtenje. Opazovanja kažejo, da je bela pritlikavka nastala pred pulsarjem.
Vse to iz neverjetnega dela astronomije, ki meri relativistično vlečenje okvirja v zvezdi, oddaljeni 12.000 svetlobnih let.
Referenca:Everitt, C.W.F., et al. “ Preizkus gravitacijske sonde B splošne relativnosti. '
Referenca:V. Venkatraman Krishnan, et al. “ Vlečenje okvirja Lense–Thirring, ki ga povzroča hitro vrteči se beli pritlikavec v binarnem sistemu pulsarjev '
