Ilustración artística del arrastre de marco Lense-Thirring resultante de una enana blanca giratoria en el sistema binario de estrellas PSR J1141-6545.
(Imagen: © Mark Myers, Centro de Excelencia ARC para Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
La forma en que la estructura del espacio y el tiempo gira en un remolino cósmico alrededor de una estrella muerta ha confirmado otra predicción de La teoría de la relatividad general de Einstein, encuentra un nuevo estudio.
Esa predicción es un fenómeno conocido como arrastre de cuadros, o el efecto Lense-Thirring. Establece que el espacio-tiempo girará alrededor de un cuerpo masivo y giratorio. Por ejemplo, imagine que la Tierra estaba sumergida en la miel. A medida que el planeta giraba, la miel a su alrededor giraba, y lo mismo ocurre con el espacio-tiempo.
Experimentos satelitales han detectado marco arrastrando en el campo gravitacional de la Tierra giratoria, pero el efecto es extraordinariamente pequeño y, por lo tanto, ha sido difícil de medir. Los objetos con masas más grandes y campos gravitacionales más potentes, como las enanas blancas y las estrellas de neutrones, ofrecen mejores oportunidades para ver este fenómeno.
Los científicos se centraron en PSR J1141-6545, un púlsar joven de aproximadamente 1,27 veces la masa del sol. El púlsar se encuentra entre 10,000 y 25,000 años luz de la Tierra en la constelación de Musca (la mosca), que está cerca de la famosa constelación de la Cruz del Sur.
Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente y emite ondas de radio a lo largo de sus polos magnéticos. (Estrellas de neutrones son cadáveres de estrellas que murieron en explosiones catastróficas conocidas como supernovas; la gravedad de estos restos es lo suficientemente poderosa como para aplastar protones junto con electrones para formar neutrones).
PSR J1141-6545 rodea a una enana blanca con una masa casi igual a la del sol. Enanas blancas son los núcleos súper densos del tamaño de la Tierra de las estrellas muertas que quedan después de que las estrellas de tamaño medio hayan agotado su combustible y hayan desprendido sus capas externas. Nuestro sol terminará como una enana blanca algún día, al igual que más del 90% de todas las estrellas en nuestra galaxia.
El púlsar orbita a la enana blanca en una órbita apretada y rápida de menos de 5 horas de duración, atravesando el espacio a aproximadamente 620,000 mph (1 millón de km / h), con una separación máxima entre las estrellas apenas más grande que el tamaño de nuestro sol. El autor principal, Vivek Venkatraman Krishnan, astrofísico del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, dijo a Space.com.
Los investigadores midieron cuándo los pulsos del púlsar llegaron a la Tierra con una precisión de 100 microsegundos durante un período de casi 20 años, utilizando los radiotelescopios Parkes y UTMOST en Australia. Esto les permitió detectar una deriva a largo plazo en la forma en que el púlsar y la enana blanca orbitan entre sí.
Después de eliminar otras posibles causas de esta deriva, los científicos concluyeron que fue el resultado del arrastre del marco: la forma en que la enana blanca que gira rápidamente tira del espacio-tiempo ha causado que la órbita del púlsar cambie su orientación lentamente con el tiempo. Basado en el nivel de arrastre del marco, los investigadores calcularon que la enana blanca gira sobre su eje aproximadamente 30 veces por hora.
Investigaciones previas sugirieron que la enana blanca se formó antes que el púlsar en este sistema binario. Una predicción de tales modelos teóricos es que, antes de que ocurriera la supernova formadora de púlsar, el progenitor del púlsar arrojó casi 20,000 masas de materia de la Tierra sobre la enana blanca en el transcurso de aproximadamente 16,000 años, aumentando su velocidad de giro.
"Los sistemas como PSR J1141-6545, donde el púlsar es más joven que la enana blanca, son bastante raros", dijo Venkatraman Krishnan. El nuevo estudio "confirma una hipótesis de larga data de cómo surgió este sistema binario, algo que se propuso hace más de dos décadas".
Los investigadores notaron que utilizaron el arrastre de cuadros para obtener una idea de la estrella giratoria que lo causó. En el futuro, dijeron, pueden usar un método similar para analizar estrellas de neutrones binarias para aprender más acerca de su composición interna, "que, incluso después de más de 50 años de observarlas, todavía no tenemos un control", Venkatraman Krishnan dijo. "La densidad de la materia dentro de una estrella de neutrones supera con creces lo que se puede lograr en un laboratorio, por lo que hay una gran cantidad de física nueva que aprender mediante el uso de esta técnica para duplicar los sistemas de estrellas de neutrones".
Los científicos detallaron sus hallazgos en línea hoy (30 de enero) en la revista Science.
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