Forskere finder beviser for Einsteins generelle relativitet i kernerne af døde stjerner

Den hvide dværgstjerne, der blev opdaget i planetariske stjernetågen NGC 2440, kan være den hotteste, man har fundet endnu.

Den hvide dværgstjerne, der blev opdaget i planetariske stjernetågen NGC 2440, kan være den hotteste, man har fundet endnu. (Billedkredit: NASA/ESA/K. Noll (STScI))



Forskere har styrket Albert Einsteins teori om generel relativitetsteori ved at udforske de mærkelige mysterier med hvide dværgstjerner.



Astronomer har længe teoretiseret om forholdet mellem en hvid dværgstjernes masse og radius, men har ikke været i stand til at observere stjernernes masse-radius-forhold indtil nu, viser en ny undersøgelse. Når hvide dværgstjerner får masse, krymper de i størrelse i modsætning til de fleste kendte himmellegemer.

I dette nye arbejde brugte forskere en ny metode, der inkorporerede data fra tusindvis af hvide dværge for at observere det mærkelige fænomen og give yderligere bevis for teorien om generel relativitet.



Relaterede: Rumtiden hvirvler rundt om en død stjerne, hvilket viser Einstein ret igen

Når stjerner som vores sol løber tør for brændstof, fælder de deres yderste lag og fjernes til deres jordstørrelse. Denne kerne er kendt som en hvid dværgstjerne, som menes at være den sidste evolutionære tilstand for et stjerneformet objekt.

Men disse stjernerester holder et mysterium, som når hvide dværge stiger i masse, krymper de i størrelse. Hvide dværge vil derfor ende med en masse, der ligner solens, men pakket ind i et legeme på størrelse med Jorden.



Hvide dværge bliver så små og kompakte, at de til sidst falder sammen neutronstjerner , meget tætte stjernelig med en radius, der normalt ikke strækker sig ud over 30 miles.

Det ulige masse-radius-forhold inden for hvide dværgstjerner er blevet teoretiseret om siden 1930'erne. Grunden til, at hvide dværge stiger i masse, mens de krymper på samme tid, menes at være forårsaget af dets elektroners tilstand - når en hvid dværgstjerne komprimeres, stiger antallet af dets elektroner.

Denne mekanisme er en kombination af kvantemekanik - en grundlæggende teori i fysik om subatomære partiklers bevægelse og vekselvirkning - samt Albert Einsteins teori om generel relativitetsteori, der omhandler tyngdekraftseffekter.



'Mass-radius-forholdet er en spektakulær kombination af kvantemekanik og tyngdekraft, men det er kontraintuitivt for os,' siger Nadia Zakamska, lektor ved Institut for Fysik og Astronomi ved Johns Hopkins University, der overvåger det nye studie, i -en udmelding . '' Vi tror, ​​at når et objekt får masse, skal det blive større. '

I denne nye undersøgelse udviklede teamet fra John Hopkins University en metode til at observere masse-radius-forholdet hos hvide dværge. Ved hjælp af data indsamlet af Sloan Digital Sky Survey og Gaia rumobservatoriet så forskerne på 3.000 hvide dværgstjerner.

Forskerteamet målte tyngdekraften rødforskydning effekt, som er tyngdekraftens virkning på lyset, på stjernerne. Når lys bevæger sig væk fra et objekt, forlænges bølgelængden af ​​lys, der kommer fra objektet, hvilket får det til at se rødere ud. Ved at se på gravitationsrødforskydningseffekten kunne de bestemme radialhastigheden for de hvide dværgstjerner, der deler en lignende radius.

Radial hastighed er afstanden fra Solen til en given stjerne, som afgør, om en stjerne bevæger sig mod eller væk fra Solen. Ved at bestemme stjernernes radiale hastighed kunne de også bestemme ændringen i stjernernes masse.

'Teorien har eksisteret i lang tid, men det bemærkelsesværdige er, at det datasæt, vi brugte, har en hidtil uset størrelse og en hidtil uset nøjagtighed,' tilføjede Zakamska. 'Disse målemetoder, som i nogle tilfælde blev udviklet for mange år siden, virker pludselig så meget bedre, og disse gamle teorier kan endelig undersøges.'

Metoden, der blev brugt i undersøgelsen, gjorde i det væsentlige en teori til et observationsfænomen. Derudover kan den bruges til at studere flere stjerner i fremtiden og kan hjælpe astronomer med at analysere den kemiske sammensætning af hvide dværgstjerner.

'Fordi stjernen bliver mindre, efterhånden som den bliver mere massiv, vokser tyngdekraftens rødforskydningseffekt også med masse,' sagde Zakamska. 'Og det er lidt lettere at forstå - det er lettere at komme ud af et mindre tæt, større objekt end det er at komme ud af et mere massivt, mere kompakt objekt. Og det er præcis det, vi så i dataene. '

Undersøgelsen blev accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal og er blevet sendt online til fortryksserveren arXiv.org .

Følg Passant Rabie på Twitter @passantrabie . Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .