Παρατηρώντας αυτό που ο Αϊνστάιν θεωρούσε αδύνατον να παρατηρηθεί

Posted on 08/06/2017

0


Άλλη μια επιβεβαίωση της Γενικής Σχετικότητας

Αυτή η εικόνα μας δείχνει πως η βαρύτητα ενός λευκού νάνου παραμορφώνει τον χώρο και εκτρέπει το φως ενός απομακρυσμένου άστρου που βρίσκεται πίσω από αυτό [Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)]

Η παρατήρηση της καμπύλωσης του φωτός των άστρων από τον Ήλιο κατά την διάρκεια της έκλειψης του 1919 από τους F. W. Dyson, A. S. Eddington και C. Davidson, ήταν η πρώτη επιβεβαίωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Σχεδόν 100 χρόνια μετά ο Sahu και οι συνεργάτες του αναφέρουν στο περιοδικό Science [Relativistic deflection of background starlight measures the mass of a nearby white dwarf star] την πρώτη (;) παρατήρηση βαρυτικής εκτροπής του φωτός από ένα άστρο διαφορετικό από τον Ήλιο. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, μέτρησαν τις μετατοπίσεις της φαινόμενης θέσης ενός μακρινού άστρου καθώς διερχόταν σχεδόν μπροστά από αυτό ο λευκός νάνος Stein 2051B. (Λευκός νάνος είναι το υπόλειμμα άστρου μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατό του).

Μια ακτίνα φωτός του απομακρυσμένου άστρου όταν περνάει κοντά από τον λευκό νάνο κάμπτεται ανάλογα με την μάζα του λευκού νάνου, από το πόσο κοντά από αυτόν διέρχεται και την θέση του παρατηρητή. Με τον τρόπο αυτό ο παρατηρητής μπορεί να δει τον επονομαζόμενο «δακτύλιο του Αϊνστάιν» . Ο δακτύλιος σχηματίζεται όταν οι ακτίνες του φωτός του απομακρυσμένου άστρου διέρχονται στην ίδια ακτινική απόσταση από το άστρο του οποίου η βαρύτητα παραμορφώνει τον χώρο – στην περίπτωσή μας ο λευκός νάνος Stein 2051B.

Αν τα δυο αντικείμενα δεν είναι εντελώς ευθυγραμμισμένα τότε ο δακτύλιος είναι ασύμμετρος και το αντικείμενο στο υπόβαθρο φαίνεται να μετατοπίζεται.

Ο Αϊνστάιν οραματίστηκε τέτοια φαινόμενα σε μια σύντομη δημοσίευσή του με τίτλο «Lens-Like Action of a Star by Deviation of Light in the Gravitational Field» , κατά σύμπτωση πάλι στο περιοδικό Science , αλλά όπως αναφέρει στο άρθρο του δεν πίστευε πως ήταν δυνατόν να παρατηρηθούν απευθείας.

Επειδή το άστρο που βρίσκεται σε πρώτο πλάνο ήταν 400 φορές λαμπρότερο από το απομακρυσμένο άστρο, η παρατήρηση του φαινομένου ήταν πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί ακόμα και με το τηλεσκόπιο Hubble. Ωστόσο, οι Sahu et al κατάφεραν να προσδιορίσουν την φαινόμενη μετατόπιση της θέσης του απομακρυσμένου άστρου με την «αστρομετρική μέθοδο φακού». Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται για την ανακάλυψη εξωπλανητών. Όσο πιο πολύ ευθυγραμμίζονται το μακρινό άστρο και το άστρο που παραμορφώνει με την βαρύτητά του τον χώρο, τόσο πιο έντονη φαίνεται η μετατόπιση του απομακρυσμένου άστρου. Στην περίπτωσή μας εξαιτίας της βαρύτητα του λευκού νάνου Stein 2051B, το ασθενές φως του απομακρυσμένου άστρου φαινόταν να διαγράφει μια μικρή έλλειψη καθώς ο λευκός νάνος διερχόταν από μπροστά του.

Το βίντεο που ακολουθεί δημιουργήθηκε από οκτώ φωτογραφίες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble και δείχνει την κίνηση του λευκού νάνου Stein 2051 B καθώς διέρχεται μπροστά από ένα μακρινό άστρο, εκτρέποντας το φως του. Η απόκλιση είναι τόσο μικρή που ισοδυναμεί με την παρατήρηση ενός μυρμηγκιού από απόσταση 1500 μιλίων. Από τις μετρήσεις αυτές υπολογίστηκε πως η μάζα του λευκού νάνου είναι το 68% της μάζας του Ήλιου:

 

Στο επόμενο βίντεο βλέπουμε τον λευκό νάνο να διέρχεται μπροστά από το απομακρυσμένο άστρο. Εξαιτίας της βαρύτητας του λευκού νάνου το άστρο φαίνεται να μετατοπίζεται από την θέση του:

 

Επιπλέον, οι μετρήσεις των Sahu et al είναι πολύ σημαντικές διότι αποδεικνύουν ότι ο Stein 2051B δεν είναι ένας εξωτικός λευκός νάνος με πυρήνα σιδήρου, αλλά μάλλον ένας απλός λευκός νάνος με πυρήνα άνθρακα-οξυγόνου, με συνηθισμένη μάζα και ακτίνα, όπως είχε προβλέψει ο Chandrasekhar και βραβεύθηκε με Νόμπελ φυσικής το 1930.

για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε  ΕΔΩ: T. D. Oswalt, «A centennial gift from Einstein»

Ετικέτα: ,