Źródło zdjęcia: NASA
Możliwe jest, że prędkość wirowania pulsarów jest ograniczona przez promieniowanie grawitacyjne zgodnie z nowymi danymi zebranymi przez NASA Rossi X-ray Timing Explorer - zjawisko przewidywane przez Alberta Einsteina. Naukowcy uważają, że gdy pulsar przyspiesza, spłaszcza się, a zniekształcenia w jego kształcie powodują emanację fal grawitacyjnych, które uniemożliwiają mu obracanie się tak szybko, że rozpada się.
Promieniowanie grawitacyjne, zmarszczki w materiale kosmicznym przewidziane przez Alberta Einsteina, może służyć jako kosmiczny strażnik ruchu, chroniąc lekkomyślne pulsary przed zbyt szybkim wirowaniem i rozpadaniem się, zgodnie z raportem opublikowanym w numerze Nature z 3 lipca.
Pulsary, najszybciej obracające się gwiazdy we Wszechświecie, są pozostałością rdzenia eksplodujących gwiazd, zawierającą masę naszego Słońca skompresowanego w kulę o średnicy około 10 mil. Niektóre pulsary zwiększają prędkość poprzez przyciąganie gazu z sąsiedniej gwiazdy, osiągając prędkości wirowania wynoszące prawie jeden obrót na milisekundę lub prawie 20 procent prędkości światła. Te pulsary „milisekundowe” rozpadłyby się, gdyby osiągnęły znacznie większą prędkość.
Korzystając z Rossi X-ray Timing Explorer NASA, naukowcy odkryli limit prędkości wirowania pulsara i spekulują, że przyczyną jest promieniowanie grawitacyjne: im szybciej wiruje pulsar, tym więcej promieniowania grawitacyjnego może uwolnić, ponieważ jego znakomity kulisty kształt staje się nieznacznie zdeformowany. Może to ograniczyć obrót pulsara i uchronić go przed zatarciem.
„Natura wyznaczyła ograniczenie prędkości spinów pulsarowych” - powiedział prof. Deepto Chakrabarty z Massachusetts Institute of Technology, główny autor artykułu w czasopiśmie. „Podobnie jak samochody pędzące po autostradzie, pulsujące najszybciej pulsary mogą technicznie jechać dwa razy szybciej, ale coś je zatrzymuje, zanim się rozpadną. Może to być promieniowanie grawitacyjne, które zapobiega samozniszczeniu pulsarów. ”
Współautorami Chakrabarty są dr. Edward Morgan, Michael Muno i Duncan Galloway z MIT; Rudy Wijnands, University of St. Andrews, Szkocja; Michiel van der Klis, University of Amsterdam; oraz Craig Markwardt, NASA Goddard Space Flight Center. Wijnands prowadzi także drugi list natury uzupełniający to odkrycie.
Fale grawitacyjne, analogiczne do fal na oceanie, są falami w czterowymiarowej czasoprzestrzeni. Te egzotyczne fale, przewidywane przez teorię względności Einsteina, są wytwarzane przez poruszające się masywne obiekty i nie zostały jeszcze bezpośrednio wykryte.
Powstały w wyniku wybuchu gwiazdy pulsar rodzi się, wirując, może 30 razy na sekundę, i zwalnia w ciągu milionów lat. Jednak jeśli gęsty pulsar o silnym potencjale grawitacyjnym znajduje się w układzie podwójnym, może przyciągać materiał ze swojej gwiazdy towarzyszącej. Ten napływ może obrócić pulsar do zakresu milisekund, obracając się setki razy na sekundę.
W niektórych pulsarach gromadzący się materiał na powierzchni czasami jest zużywany w potężnej eksplozji termojądrowej, emitując rozbłysk światła rentgenowskiego trwający zaledwie kilka sekund. W tej furii znajduje się krótka okazja, aby zmierzyć obrót słabych pulsarów. Naukowcy podają w Nature, że rodzaj migotania występujący w tych rozbłyskach rentgenowskich, zwany „oscylacjami rozbłysków”, służy jako bezpośrednia miara prędkości wirowania pulsara. Badając oscylacje wybuchowe z 11 pulsarów, odkryli, że żaden nie wiruje szybciej niż 619 razy na sekundę.
Rossi Explorer jest w stanie wykryć pulsary wirujące tak szybko, jak 4000 razy na sekundę. Przewiduje się rozpad Pulsara przy 1000 do 3000 obrotów na sekundę. Jednak naukowcy nie znaleźli tak szybko. > Na podstawie analizy statystycznej 11 pulsarów doszli do wniosku, że maksymalna prędkość obserwowana w naturze musi wynosić poniżej 760 obrotów na sekundę.
Ta obserwacja potwierdza teorię mechanizmu sprzężenia zwrotnego wykorzystującego grawitacyjne promieniowanie ograniczające prędkości pulsara, zaproponowaną przez prof. Larsa Bildsten z University of California, Santa Barbara. Gdy pulsar przyspiesza przez akrecję, każde niewielkie zniekształcenie gęstej, półkilometrowej skorupy krystalicznego metalu pozwoli pulsarowi na promieniowanie fal grawitacyjnych. (Wyobraź sobie wirującą, podłużną piłkę do rugby w wodzie, która spowodowałaby więcej fal niż wirująca, sferyczna koszykówka.) W końcu osiąga się równowagę prędkości obrotowej, w której ruch kątowy zrzucany przez promieniowanie grawitacyjne odpowiada momentowi kątowemu dodanemu do pulsara przez jego towarzysząca gwiazda.
Bildsten powiedział, że akrecję pulsarów milisekundowych można ostatecznie zbadać bardziej szczegółowo w zupełnie nowy sposób, poprzez bezpośrednie wykrycie ich promieniowania grawitacyjnego. LIGO, laserowe interferometryczne obserwatorium fal grawitacyjnych, działające obecnie w Hanford w Waszyngtonie oraz w Livingston w Luizjanie, będzie w końcu dostrajane do częstotliwości, z jaką pulsary milisekundowe będą emitować fale grawitacyjne.
„Fale są subtelne, zmieniając czasoprzestrzeń i odległość między obiektami tak daleko od siebie jak Ziemia i Księżyc o znacznie mniej niż szerokość atomu” - powiedział prof. Barry Barish z California Institute of Technology, dyrektor LIGO. „Jako takie promieniowanie grawitacyjne nie zostało jeszcze bezpośrednio wykryte. Mamy nadzieję, że wkrótce to zmienimy. ”
Oryginalne źródło: NASA News Release
