دانشمندان شواهدی از نظریه نسبیت عام اینشتین در هسته ستارگان مرده پیدا کردند

دانشمندان شواهدی از نظریه نسبیت عام اینشتین در هسته ستارگان مرده پیدا کردند
دانشمندان شواهدی از نظریه نسبیت عام اینشتین در هسته ستارگان مرده پیدا کردند
Anonim

دانشمندان با بررسی اسرار عجیب کوتوله های سفید از نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین حمایت کردند.

ستاره شناسان مدتهاست در مورد رابطه بین جرم و شعاع یک ستاره کوتوله سفید حدس می زنند ، اما یک مطالعه جدید نشان می دهد که تا به حال نمی توان رابطه بین جرم و شعاع این ستاره را مشاهده کرد. با افزایش جرم کوتوله های سفید ، برخلاف بیشتر اجرام آسمانی شناخته شده ، اندازه آنها کاهش می یابد.

در این کار جدید ، محققان از روش جدیدی استفاده کردند که شامل داده های هزاران کوتوله سفید برای مشاهده پدیده عجیب و ارائه شواهد اضافی برای نسبیت عام بود.

وقتی سوخت ستاره هایی مانند خورشید ما تمام می شود ، لایه های بیرونی خود را ریخته و در معرض هسته ای به اندازه زمین قرار می گیرند. این هسته به عنوان یک کوتوله سفید شناخته می شود و اعتقاد بر این است که آخرین حالت تکاملی جسم ستاره ای است.

اما این بقایای ستاره ای مملو از رمز و راز است ، زیرا وقتی کوتوله های سفید بر جرم خود افزوده می شوند ، اندازه آنها کاهش می یابد. بنابراین ، کوتوله های سفید در نهایت جرمی شبیه به خورشید خواهند داشت ، اما در یک بدن به اندازه زمین جمع شده اند.

کوتوله های سفید آنقدر کوچک و جمع و جور می شوند که سرانجام به ستارگان نوترونی ، اجسام ستاره ای بسیار متراکم با شعاع که معمولاً از 30 کیلومتر فراتر نمی رود ، تجزیه می شوند.

رابطه عجیب بین جرم و شعاع درون کوتوله های سفید در دهه 1930 نظریه پردازی شد. تصور می شود که دلیل افزایش جرم کوتوله های سفید در حالی که منقبض شدن آنها ناشی از وضعیت الکترون های آنها است - هنگامی که کوتوله سفید منقبض می شود ، الکترون های آن افزایش می یابد.

این مکانیسم ترکیبی از مکانیک کوانتومی است - نظریه بنیادی در فیزیک در مورد حرکت و برهمکنش ذرات زیر اتمی و نظریه نسبیت عمومی آلبرت اینشتین ، که به اثرات گرانشی می پردازد.

نادیا زاکامسکایا ، استادیار گروه فیزیک و نجوم در دانشگاه جان هاپکینز ، سرپرست این مطالعه جدید گفت: "نسبت جرم به شعاع ترکیبی چشمگیر از مکانیک کوانتومی و گرانش است ، اما برای ما عقل سلیم را زیر پا می گذارد." به "ما فکر می کنیم که هر جسمی جرم می گیرد ، باید بزرگتر شود."

در این مطالعه جدید ، تیمی در دانشگاه جان هاپکینز روشی را برای مشاهده نسبت جرم به شعاع در کوتوله های سفید ابداع کردند. با استفاده از داده های جمع آوری شده توسط Sloan Digital Sky Survey و Gaia Space Observatory ، محققان 3000 کوتوله سفید را مورد مطالعه قرار دادند.

تیم تحقیقاتی اثر جاذبه قرمز به سرخ را که تأثیر گرانش بر نور است بر روی ستارگان اندازه گیری کردند. با دور شدن نور از یک جسم ، طول موج نوری که از جسم خارج می شود ، طولانی تر می شود و باعث می شود قرمزتر به نظر برسد. آنها با مطالعه اثر گرانشی انتقال به سرخ ، توانستند سرعت شعاعی کوتوله های سفید را که شعاع یکسانی دارند تعیین کنند.

سرعت شعاعی عبارت است از فاصله خورشید تا ستاره معین ، که تعیین می کند که یک ستاره به سمت خورشید حرکت می کند یا از آن دور می شود. با تعیین سرعت شعاعی ستارگان ، آنها می توانند تغییر جرم ستارگان را نیز تعیین کنند.

زاکامسکا افزود: "این نظریه برای مدت طولانی مطرح بوده است ، اما آنچه قابل توجه است این است که مجموعه داده های مورد استفاده ما از اندازه بی سابقه و دقت بی سابقه ای برخوردار است." این روش های اندازه گیری که در مواردی سالها پیش توسعه یافته بود ، ناگهان بسیار بهتر کار می کند و بالاخره می توان این نظریه های قدیمی را کاوش کرد."

روش مورد استفاده در مطالعه اساساً نظریه را به یک پدیده مشاهده ای تبدیل کرد. علاوه بر این ، می توان از آن برای مطالعه بیشتر ستارگان در آینده استفاده کرد و می تواند به ستاره شناسان در تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی کوتوله های سفید کمک کند.

زاکامسکا می گوید: "با کوچکتر شدن ستاره با بزرگتر شدن آن ، حرکت قرمز به سمت گرانش نیز با جرم رشد می کند."

توصیه شده: