Белые карлики доказали правоту Эйнштейна
Опубликованно 25.08.2020 04:45
Астрономы давно строят теории о взаимосвязи между массой и радиусом звезды-белого карлика, но до сих пор не могли наблюдать взаимосвязь между массой и радиусом звезды. Когда белые карлики набирают массу, они уменьшаются в размерах, в отличие от большинства известных небесных объектов.
В новой работе исследователи использовали новый метод, который включал данные тысяч белых карликов, чтобы наблюдать странное явление и предоставить дополнительные доказательства общей теории относительности.
Когда у звезд, подобных нашему Солнцу, заканчивается топливо, они сбрасывают свои внешние слои и разделяются до ядра размером с Землю. Это ядро известно как белый карлик, который считается конечным эволюционным состоянием звездного объекта.
Но эти звездные остатки хранят в себе загадку: когда белые карлики увеличиваются в массе, они уменьшаются в размерах. Таким образом, белые карлики будут иметь массу, аналогичную массе Солнца, но упакованные в тело размером с Землю.
Белые карлики становятся настолько маленькими и компактными, что в конечном итоге коллапсируют в нейтронные звезды, очень плотные звездные трупы с радиусом, который обычно не превышает 30 километров.
Нечетное соотношение массы и радиуса внутри белых карликов теоретизировалось с 1930-х годов. Считается, что причина, по которой белые карлики увеличиваются в массе и в то же время сжимаются, связана с состоянием их электронов - когда белый карлик сжимается, количество его электронов увеличивается.
Этот механизм представляет собой комбинацию квантовой механики - фундаментальной теории физики движения и взаимодействия субатомных частиц - а также общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая касается гравитационных эффектов.
«Соотношение масса-радиус представляет собой впечатляющую комбинацию квантовой механики и гравитации, но для нас это противоречит здравому смыслу», - заявила Надя Закамска, доцент кафедры физики и астрономии Университета Джона Хопкинса, которая руководила новым исследованием. "Мы думаем, что по мере того, как объект набирает массу, он должен увеличиваться".
В этом новом исследовании команда из Университета Джона Хопкинса разработала метод наблюдения за соотношением масса-радиус у белых карликов. Используя данные, собранные Sloan Digital Sky Survey и космической обсерваторией Gaia, исследователи рассмотрели 3000 белых карликов.
Команда исследователей измерила эффект гравитационного красного смещения, который представляет собой влияние силы тяжести на свет, на звезды. Когда свет удаляется от объекта, длина волны света, исходящего от объекта, удлиняется, из-за чего он становится более красным. Изучив эффект гравитационного красного смещения, они смогли определить лучевую скорость белых карликов, имеющих схожий радиус.
Лучевая скорость - это расстояние от Солнца до данной звезды, которое определяет, движется ли звезда к Солнцу или от него. Определив лучевую скорость звезд, они также смогли определить изменение массы звезд.
«Теория существует уже давно, но примечательно то, что использованный нами набор данных имеет беспрецедентный размер и беспрецедентную точность", - добавила Закамска. "Эти методы измерения, которые в некоторых случаях были разработаны много лет назад, внезапно работают намного лучше, и эти старые теории, наконец, можно исследовать".
Метод, использованный в исследовании, по существу превратил теорию в наблюдаемое явление. Кроме того, его можно использовать для изучения большего количества звезд в будущем и может помочь астрономам анализировать химический состав белых карликов.
"Поскольку звезда становится меньше по мере того, как она становится более массивной, эффект гравитационного красного смещения также растет с массой", - сказала Закамска. "И это немного легче понять - легче выбраться из менее плотного и большего объекта, чем из более массивного и компактного объекта. И это именно то, что мы видели в данных".
Исследование было принято к публикации в The Astrophysical Journal и размещено в Интернете на сервере препринтов arXiv.org.
Напомним, ранее сообщалось, что танец звезды с черной дырой подтвердил Теорию относительности.
Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.
Категория: Наука