Astronomen zien een ster de ruimtetijd verslepen

De 64 meter radiotelescoop van de Parkes sterrenwacht in Australië
De 64 meter radiotelescoop van de Parkes sterrenwacht in Australië. By Diceman Stephen West – Own work, CC BY-SA 3.0, Link

Volgens een onlangs gepubliceerd artikel hebben astronomen gezien hoe een draaiende ster de ruimtetijd versleept

Natuurkundigen gebruiken tegenwoordig veel tijd om te proberen de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein onderuit te halen maar iedere nieuwe poging leidt tot nieuw bewijs dat die theorie echt klopt. De laatste ontdekking, het bewijs van “frame dragging” is wederom een bewijs dat Einstein het helemaal goed had. Frame dragging is ook bekend als de Lense-Thirring precessie.

Meer dan 20 jaar lang heeft de Parkes sterrenwacht de nauwe dubbelster PSR J1141-6545 waargenomen. Dit systeem bestaat uit twee restanten van sterren die een ongelooflijk hoge dichtheid hebben en die enorm snel om hun as draaien. Het gaat hier om een witte dwerg en een pulsar. Deze pulsar is een neutronenster met een enorm hoge dichtheid die net als een vuurtoren bundels deeltjes uitstoot. De sterren draaien met een periode van 5 uur om een gemeenschappelijk zwaartepunt. Onderzoekers hebben het paar sindsdien geobserveerd met behulp van de Parkes radiotelescoop en de UTMOST radiotelescopen in Australië. Ze bepaalden het tijdstip van aankomst van de straal van de pulsar om zijn baan rond de witte dwerg in kaart te brengen.

Het team was in het bijzonder op zoek naar bewijs voor “frame dragging” bij deze extreme objecten waarbij het draaien van de witte dwerg letterlijk zorgt voor het verslepen van de ruimtetijd net zoals water rond je lichaam beweegt als je je draait in een zwembad. De Algemene Relativiteitstheorie voorspelt dat dit effect zichtbaar wordt als een extra precessie, of het roteren van de baan-as. Stel je voor dat beide sterren aan de zijkanten van een draaiende ton staan en die ton begint te wiebelen; dat is precessie.

Gebaseerd op waarnemingen van de aankomst van het signaal van de pulsar, de oriëntatie van de baan en hoe de baan varieerde, konden de onderzoekers vaststellen dat de precessie overeenkwam met wat men zou verwachten als er een bijdrage was van de witte dwerg die de ruimtetijd meesleept. De witte dwerg moet daarbij enorm snel om zijn as draaien, ongeveer eenmaal per 200 seconden of minder. Aldus het artikel dat onlangs in het tijdschrift Science is gepubliceerd.

Volgens de auteurs van het artikel kan een dergelijk systeem zijn ontstaan uit een paar sterren dat is gestorven. De eerste, zwaardere ster zou dan een witte dwerg zijn geworden die materie van de tweede ster is gaan verorberen. Hierbij ontstaat een schijf van materie en uiteindelijk ook een ster die enorm snel om zijn as draait. De tweede ster is uiteindelijk als een supernova geëxplodeerd. Het restant van die tweede ster is de pulsar die de onderzoekers hebben gebruikt om deze metingen uit te kunnen voren.

Het testen van de Algemene Relativiteitstheorie van Einstein is voor natuurkundigen een kernactiviteit geworden om ons heelal beter te leren kennen. Maar vele belangrijke vragen blijven onbeantwoord. Vragen zoals de ware aard van donkere materie en donkere energie. Gaten in de theorie bieden een mogelijkheid tot nader onderzoek om deze vragen te beantwoorden. Wetenschappers hebben al eerder bewijs gevonden voor frame dragging bij satellieten die om de Aarde draaien maar dit extreme stersysteem is meteen ook een extreme test voor de theorie van Einstein. En die theorie is voor de zoveelste keer met groot gemak overeind gebleven.

Artikel: Lense–Thirring frame dragging induced by a fast-rotating white dwarf in a binary pulsar system

 

Eerste publicatie: 1 februari 2020
Bron: Diverse persberichten