Forskere måler rumtids-varpen i en binærstjernes tyngdekraft og finder massen af en hurtigspændende pulsar - lige inden pulsaren forsvinder.
En model af det binære pulsarsystem PSR J1906 + 0746 ,. Pilen gennem den orange kugle til højre repræsenterer pulsars præcessionsakse; det vil sige, at det nu er kendt, at pulsaren vugler i det krumme rumtid for dette system. Billede via Astron.
Astrofysikere siger, at de fastgjorde nogle af egenskaberne ved en fjern og eksotisk indbygger i vores univers, en binær millisekund pulsar, kort før det forsvandt fra vores syn. De kalder dette system a relativistisk binær pulsar, fordi masserne og densiteten af de to objekter er så ekstreme, at de bedst forstås i lyset af Einsteins relativitetsteori. Systemet kaldes PSR J1906 + 0746 eller J1906 for kort. Den består af en neutronstjerne, der kredser om en anden tæt genstand (muligvis en anden neutronstjerne eller en hvid dværg) på lidt under 4 timer. Inden den forsvandt, så det sig, at neutronstjernen snurrede hurtigt og udsender en fyrtårnlig stråle af radiobølger hvert 144 millisekund.
Et internationalt team af forskere studerede systemet og var i stand til at beskrive masserne af de to objekter samt måle rum-tid varp i systemets tyngdekraft. De siger, at rumtids-varp i sidste ende medførte, at pulsaren forsvandt fra vores jordiske udsigtspunkt. Disse astronomer offentliggjorde deres undersøgelse i dag (8. januar 2015) i Astrophysical Journal, og de præsenterer deres resultater i dag på det 225. møde i American Astronomical Society i Seattle.
Ikke sikker på pulsars? Se videoen nedenfor fra NASA.
Joeri van Leeuwen, en astrofysiker ved Holland Institute for Radio Astronomy ASTRON og University of Amsterdam, Holland, ledede undersøgelsen. Han sagde i en pressemeddelelse:
Vores resultat er vigtigt, fordi vejning af stjerner, mens de frit flyder gennem rummet, er ekstremt vanskeligt. Det er et problem, fordi sådanne massemålinger er nødvendige for nøjagtigt at forstå tyngdekraften, den kraft, der er tæt knyttet til opførsel af rum og tid på alle skalaer i vores univers.
Astronomer har målt masserne af kun en håndfuld andre dobbeltneutronstjerner. Denne gruppe siger, at J1906 - som blev opdaget i 2004 med Arecibo-observatoriet - er langt den yngste, der er hidtil målt. Supernovaeksplosionen, der dannede den, fandt sted for kun 100.000 år siden. Ifølge disse forskere betyder det:
... binæren er i en bemærkelsesværdig uberørt og uudviklet tilstand. Normale pulsarer lever til at være omkring 10 millioner år gamle; de kan derefter genanvendes af binær ledsager til at leve i endnu en milliard år. Hvis ledsageren til J1906 er en neutronstjerne, genanvendes den sandsynligvis, selvom den ser ud til ikke at skinne vores vej.
Efter opdagelsen i 2004 overvågede holdet J1906 næsten dagligt med de fem største radioteleskoper på Jorden: Arecibo-teleskopet (USA), Green Bank Telescope (USA), Nançay-teleskopet (Frankrig), Lovell-teleskopet (UK) og Westerbork Syntese Radio Telescope (Holland). I løbet af 5 år holdt denne kampagne den nøjagtige score for alle rotationer af pulsaren - en forbløffende en milliard i alt. medforfatter Ingrid Stairs, professor i fysik og astronomi ved University of British Columbia, Canada, sagde:
Ved præcist at spore pulsars bevægelse var vi i stand til at måle gravitationsinteraktionen mellem de to meget kompakte stjerner med ekstrem nøjagtighed.
Disse to stjerner vejer hver mere end solen, men er stadig over 100 gange tættere på hinanden end jorden er solen. Den resulterende ekstreme tyngdekraft medfører mange bemærkelsesværdige effekter.
En af disse er geodetisk præcession af pulsars spinakse. Når du starter en roterende top, roterer den ikke kun - den slingrer også. I henhold til den generelle relativitet skal neutronstjerner også begynde at vingle, når de bevæger sig gennem tyngdekraften (den stærkt krumme rumtid) af en massiv, nærliggende ledsagerstjerne.
Holdet holdt styr på den geodetiske præcession i J1906 og bemærkede en ændring på 2,2 grader i orienteringen af den pulsære spinakse. Van Leeuwen sagde:
Gennem virkningerne af det enorme gensidige tyngdekrafttræk har pulsars spinakse nu vinglet så meget, at bjælkerne ikke længere rammer Jorden.
Pulsaren er nu alt undtagen usynlig for selv de største teleskoper på Jorden. Dette er første gang, at en sådan ung pulsar forsvinder gennem præcession. Heldigvis forventes denne kosmiske roterende top at vinde tilbage i udsigt .. men det kan tage så lang tid som 160 år.
En binær pulsar kan være to pulsarer, der kredser om hinanden, som vist på denne kunstners illustration. Eller det kan være en pulsar, der kredser rundt om en hvid dværg. Billede via Michael Kramer (Jodrell Bank Observatory, University of Manchester) og Wikimedia Commons.
Nederste linje: Astronomer identificerede et binært pulsarsystem, som de kaldte PSR J1906 + 0746, i 2004. Det består af en hurtigt spinnende neutronstjerne, en pulsar og muligvis en anden neutronstjerne eller hvid dværg. I fem år bagefter sporede de systemet og var i stand til at fastlægge masserne af de to kredsløbskropper, plus genkende relativistiske træk ved systemets gensidige bane. De siger, at pulsars spinakse var ved at trænge (vuggende) så hurtigt, at dens fyrtårnlignende stråle af radiobølger, der tidligere blev set hvert 144 millisekund, nu er forsvundet som set fra Jorden.