Illustration d'artiste du glissement du cadre Lense-Thirring résultant d'une naine blanche en rotation dans le système d'étoiles binaires PSR J1141-6545.
(Image: © Mark Myers, Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav))
La façon dont le tissu de l'espace et du temps tourbillonne dans un tourbillon cosmique autour d'une étoile morte a confirmé une autre prédiction de Théorie d'Einstein de la relativité générale, constate une nouvelle étude.
Cette prédiction est un phénomène connu sous le nom de glissement de trame, ou effet de lentille-agitation. Il déclare que l'espace-temps tournera autour d'un corps massif et tournant. Par exemple, imaginez la Terre submergée de miel. Au fur et à mesure que la planète tournait, le miel qui l'entourait tourbillonnait - et il en va de même avec l'espace-temps.
Des expériences satellitaires ont détecté cadre traînant dans le champ gravitationnel de la Terre en rotation, mais l'effet est extraordinairement faible et, par conséquent, a été difficile à mesurer. Les objets avec des masses plus importantes et des champs gravitationnels plus puissants, tels que les naines blanches et les étoiles à neutrons, offrent de meilleures chances de voir ce phénomène.
Les scientifiques se sont concentrés sur le PSR J1141-6545, un jeune pulsar d'environ 1,27 fois la masse du soleil. Le pulsar est situé entre 10 000 et 25 000 années-lumière de la Terre dans la constellation Musca (la mouche), qui est proche de la célèbre constellation de la Croix du Sud.
Un pulsar est une étoile à neutrons à rotation rapide qui émet des ondes radio le long de ses pôles magnétiques. (Étoiles à neutrons sont des cadavres d'étoiles mortes dans des explosions catastrophiques appelées supernovas; la gravité de ces restes est suffisamment puissante pour écraser les protons avec les électrons pour former des neutrons.)
PSR J1141-6545 entoure une naine blanche avec une masse à peu près identique à celle du soleil. Nains blancs sont les noyaux d'étoiles mortes superdenses de la taille de la Terre qui sont laissés derrière après que les étoiles de taille moyenne ont épuisé leur carburant et perdu leurs couches externes. Notre soleil deviendra un jour une naine blanche, tout comme plus de 90% de toutes les étoiles de notre galaxie.
Le pulsar orbite autour de la naine blanche sur une orbite serrée et rapide de moins de 5 heures, filant dans l'espace à environ 620 000 mph (1 million de km / h), avec une séparation maximale entre les étoiles à peine plus grande que la taille de notre soleil, étude L'auteur principal Vivek Venkatraman Krishnan, astrophysicien à l'Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne, a déclaré à Space.com.
Les chercheurs ont mesuré lorsque les impulsions du pulsar sont arrivées sur Terre avec une précision de 100 microsecondes sur une période de près de 20 ans, en utilisant les radiotélescopes Parkes et UTMOST en Australie. Cela leur a permis de détecter une dérive à long terme dans la façon dont le pulsar et la naine blanche s'orbitent.
Après avoir éliminé d'autres causes possibles de cette dérive, les scientifiques ont conclu que c'était le résultat de la traînée du cadre: la façon dont la naine blanche en rotation rapide tire sur l'espace-temps a fait que l'orbite du pulsar change lentement d'orientation au fil du temps. Sur la base du niveau de traînée du cadre, les chercheurs ont calculé que le nain blanc tourbillonne sur son axe environ 30 fois par heure.
Des recherches antérieures ont suggéré que la naine blanche s'est formée avant le pulsar dans ce système binaire. Une prédiction de ces modèles théoriques est que, avant que la supernova formant des pulsars ne se produise, l'ancêtre du pulsar a versé près de 20000 masses terrestres de matière sur la naine blanche au cours d'environ 16000 ans, augmentant sa vitesse de rotation.
"Les systèmes comme le PSR J1141-6545, où le pulsar est plus jeune que le nain blanc, sont assez rares", a déclaré Venkatraman Krishnan. La nouvelle étude "confirme une hypothèse de longue date sur la naissance de ce système binaire, quelque chose qui a été proposé il y a plus de deux décennies".
Les chercheurs ont noté qu'ils ont utilisé le glissement du cadre pour donner un aperçu de l'étoile en rotation qui l'a provoquée. À l'avenir, ont-ils déclaré, ils peuvent utiliser une méthode similaire pour analyser les étoiles à neutrons binaires afin d'en savoir plus sur leur composition interne, "que, même après plus de 50 ans d'observation, nous n'avons pas encore de poignée", Venkatraman Dit Krishnan. "La densité de la matière à l'intérieur d'une étoile à neutrons dépasse de loin ce qui peut être réalisé dans un laboratoire, il y a donc une multitude de nouvelles connaissances à apprendre en utilisant cette technique pour doubler les systèmes d'étoiles à neutrons."
Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne aujourd'hui (30 janvier) dans la revue Science.
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