Οι επιστήμονες βρίσκουν στοιχεία της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν στους πυρήνες των νεκρών άστρων

Οι επιστήμονες βρίσκουν στοιχεία της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν στους πυρήνες των νεκρών άστρων
Οι επιστήμονες βρίσκουν στοιχεία της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν στους πυρήνες των νεκρών άστρων
Anonim

Οι επιστήμονες υποστήριξαν τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν εξερευνώντας τα περίεργα μυστήρια των λευκών νάνων.

Οι αστρονόμοι έχουν εικάσει εδώ και καιρό για μια σχέση μεταξύ της μάζας και της ακτίνας ενός λευκού νάνου, αλλά μέχρι τώρα δεν μπορούσαν να παρατηρήσουν τη σχέση μεταξύ της μάζας και της ακτίνας του άστρου, δείχνει μια νέα μελέτη. Καθώς οι λευκοί νάνοι αποκτούν μάζα, μειώνονται σε μέγεθος, σε αντίθεση με τα περισσότερα από τα γνωστά ουράνια αντικείμενα.

Σε αυτή τη νέα εργασία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο που περιελάμβανε δεδομένα από χιλιάδες λευκούς νάνους για να παρατηρήσουν το περίεργο φαινόμενο και να παράσχουν επιπλέον στοιχεία για γενική σχετικότητα.

Όταν τα αστέρια σαν τον Sunλιο μας τελειώνουν με καύσιμα, ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα και εκτίθενται σε έναν πυρήνα μεγέθους Γης. Αυτός ο πυρήνας είναι γνωστός ως λευκός νάνος και πιστεύεται ότι είναι η απόλυτη εξελικτική κατάσταση του αστρικού αντικειμένου.

Αλλά αυτά τα αστρικά υπολείμματα είναι γεμάτα με ένα μυστήριο, γιατί όταν οι λευκοί νάνοι αυξάνονται σε μάζα, μειώνονται σε μέγεθος. Ως εκ τούτου, οι λευκοί νάνοι θα έχουν τελικά μάζα παρόμοια με αυτή του Sunλιου, αλλά συσκευασμένα σε ένα σώμα στο μέγεθος της Γης.

Οι λευκοί νάνοι γίνονται τόσο μικροί και συμπαγείς που τελικά διασπώνται σε αστέρια νετρονίων, πολύ πυκνά αστρικά σώματα με ακτίνα που συνήθως δεν εκτείνεται πέραν των 30 χιλιομέτρων.

Η περίεργη σχέση μεταξύ μάζας και ακτίνας μέσα σε λευκούς νάνους θεωρήθηκε τη δεκαετία του 1930. Ο λόγος που οι λευκοί νάνοι αυξάνουν τη μάζα τους ενώ η συστολή θεωρείται ότι οφείλεται στην κατάσταση των ηλεκτρονίων τους - όταν ένας λευκός νάνος συστέλλεται, τα ηλεκτρόνια του αυξάνονται.

Αυτός ο μηχανισμός είναι ένας συνδυασμός κβαντομηχανικής - η θεμελιώδης θεωρία στη φυσική για την κίνηση και την αλληλεπίδραση των υποατομικών σωματιδίων και η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αλμπερτ Αϊνστάιν, η οποία ασχολείται με τις βαρυτικές επιδράσεις.

"Η αναλογία μάζας προς ακτίνα είναι ένας εντυπωσιακός συνδυασμός κβαντικής μηχανικής και βαρύτητας, αλλά για εμάς αψηφά την κοινή λογική", δήλωσε η Nadya Zakamskaya, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, η οποία ηγήθηκε της νέας μελέτης Το "Πιστεύουμε ότι καθώς ένα αντικείμενο αποκτά μάζα, θα πρέπει να γίνει μεγαλύτερο".

Σε αυτή τη νέα μελέτη, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins ανέπτυξε μια μέθοδο παρατήρησης της αναλογίας μάζας προς ακτίνα σε λευκούς νάνους. Χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέχθηκαν από την Sloan Digital Sky Survey και το Gaia Space Observatory, οι ερευνητές μελέτησαν 3.000 λευκούς νάνους.

Η ερευνητική ομάδα μέτρησε το φαινόμενο της βαρυτικής ερυθρότητας, που είναι η επίδραση της βαρύτητας στο φως, στα αστέρια. Καθώς το φως απομακρύνεται από ένα αντικείμενο, το μήκος κύματος του φωτός που προέρχεται από το αντικείμενο επιμηκύνεται, καθιστώντας το πιο κόκκινο. Μελετώντας τη βαρυτική επίδραση της ερυθρότητας, μπόρεσαν να προσδιορίσουν την ακτινική ταχύτητα των λευκών νάνων που έχουν την ίδια ακτίνα.

Η ακτινική ταχύτητα είναι η απόσταση από τον Sunλιο έως ένα αστέρι, η οποία καθορίζει εάν ένα άστρο κινείται προς ή μακριά από τον Sunλιο. Καθορίζοντας την ακτινική ταχύτητα των άστρων, θα μπορούσαν επίσης να καθορίσουν τη μεταβολή της μάζας των άστρων.

"Η θεωρία υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, αλλά αυτό που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι το σύνολο δεδομένων που χρησιμοποιήσαμε είναι πρωτοφανούς μεγέθους και πρωτοφανούς ακρίβειας", πρόσθεσε ο Ζακάμσκα. «Αυτές οι μέθοδοι μέτρησης, που σε ορισμένες περιπτώσεις αναπτύχθηκαν πριν από πολλά χρόνια, λειτουργούν ξαφνικά πολύ καλύτερα και αυτές οι παλιές θεωρίες μπορούν επιτέλους να διερευνηθούν».

Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη μετέτρεψε ουσιαστικά τη θεωρία σε φαινόμενο παρατήρησης. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη περισσότερων αστέρων στο μέλλον και μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να αναλύσουν τη χημική σύνθεση των λευκών νάνων.

"Καθώς το αστέρι γίνεται μικρότερο καθώς γίνεται πιο ογκώδες, η βαρυτική ερυθρότητα μεταβάλλεται επίσης με μάζα", δήλωσε ο Zakamska.

Συνιστάται: