1 oktober 2020

Witte dwergster vlakbij pulsar sleept de omringende ruimtetijd met zich mee

Impressie van PSR J1141-6545, welke ontdekt is met CSIRO’s Parkes radio telescoop (links te zien). Rechts de witte dwerg en de pulsar met z’n zwiepende jets. Credit: Mark Myers/ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), Australia.

Sterrenkundigen hebben in een dubbelstersysteem, een extreme combinatie van een witte dwerg en een pulsar, een effect kunnen meten dat volgt uit Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie (ART), de zogeheten Lense-Thirring precessie, ook wel ‘frame dragging’ genoemd. Het gaat om het systeem genaamd PSR J1141-6545, waar een nog jonge pulsar en een witte dwergster in minder dan vijf uur om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien. Beiden zijn het eindpunt van de evolutie van een ster – de pulsar van een zware ster, die als supernova explodeerde, de witte dwerg die ooit een op de zon lijkende ster was en die z’n buitenlagen is kwijtgeraakt. Beiden zijn zeer compact: de snel roterende pulsar (150 rondjes per minuut – 2,5387230404 keer per seconde) is ruim de massa van de zon, gepropt in een bolletje van 20 km doorsnede, de witte dwerg is een zonsmassa gepropt in een bol ter grootte van de aarde. Toen die pulsar nog een gewone ster was moet die volgens Vivek Venkatraman Krishnan en z’n team materie zijn kwijtgeraakt aan de witte dwerg. Die materieoverdracht moet hebben geleid tot een toename van de rotatie van de witte dwerg en die versnelling zou volgens de ART moeten leiden tot die genoemde Lense-Thirring precessie, waarbij de ruimtetijd rondom de witte dwerg een tikkeltje wordt meegesleept met diens rotatie (zie voor een impressie de afbeelding hieronder).

Illustratie van het Lense-Thirring frame-dragging effect. Credit: Mark Myers/ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), Australia.

Dat zorgt voor een verandering in de precessie van de witte dwerg, de stand van diens rotatieas ten opzichte van de hemelachtergrond. Het effect is eerder al gemeten bij satellieten, zoals Gravity Probe B, LAGEOS 1 & 2 en LARES, die om de aarde draaien en die als gevolg van het zwaartekrachtsveld van de aarde, dat ook zorgt voor een minieme versleping van de ruimtetijd, een iets andere baan hebben. Het meten van die verschuiving in de precessie van de witte dwerg in PSR J1141-6545 is veel lastiger dan bij de satellieten vlakbij de aarde, maar dankzij bijna twintig jaar waarnemen heeft men nu het effect kunnen meten. En dat blijkt precies conform de voorspelde waarde op basis van de ART.

Hier het vakartikel van Kishnan et al, te verschijnen in the Astrophysical Journal Letters. Bron: Eurekalert.