Le voyage d'un pulsar à travers l'espace-temps tourbillonnant montre aux astronomes à quelle vitesse son compagnon binaire tourne

L'effet, appelé glissement d'image, donne un aperçu de l'historique du système.

Par Alison Klesman  | Publication: jeudi 30 janvier 2020

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Dans le concept de cet artiste, une naine blanche (objet plus grand) déforme et traîne l'espace-temps autour d'elle, affectant l'orbite de son compagnon étoile à neutrons.

ESO / L. Calçada

La théorie de la relativité d'Einstein a de nombreuses conséquences étranges. Le temps se déplace plus lentement pour ceux qui voyagent à grande vitesse, et des objets massifs comme le Soleil déforment l'espace-temps dans lequel ils sont assis, provoquant une «flexion» de la lumière autour d'eux.

Mais l'un des plus curieux est un concept appelé glisser-déplacer. Lorsqu'un objet massif tourne, il tourbillonne ou traîne dans l'espace-temps avec lui comme une jupe tourbillonnant autour d'une danseuse en rotation. Cet effet est petit autour d'un corps comme la Terre, mais plus exagéré autour d'objets plus massifs et à rotation rapide. Maintenant, les astronomes ont utilisé l'effet de traînée de trame pour prendre des mesures du monde réel auparavant impossibles. Ils ont mesuré la vitesse de rotation d'une naine blanche et confirmé des indices précédents sur son histoire unique. Leur travail paraît le 31 janvier dans Science.  

Cette naine blanche particulière (le reste d'une étoile semblable au soleil) fait partie d'un système binaire appelé PSR J1141-6545, qui se trouve dans la constellation du sud Musca the Fly. C'est un système inhabituel, avec la naine blanche en rotation rapide accompagnée d'une étoile à neutrons (un résidu laissé quand une étoile plus de huit fois plus massive que le Soleil devient supernova).

De la paire, la naine blanche s'est formée en premier et le pulsar plus tard. Et entre ces deux événements, la masse de l'étoile qui finirait par exploser pour créer le pulsar a coulé sur la naine blanche, la faisant tourner beaucoup plus rapidement qu'elle ne le pourrait autrement.

À quelle vitesse la naine blanche tourne-t-elle exactement? Cela a été difficile à mesurer, disent les chercheurs, car le petit reste est trop faible pour que les astronomes utilisent leur méthode habituelle de mesure de la rotation d'une étoile. Mais cette information mérite d'être poursuivie: «Mesurer cette rotation est un test important de nos modèles de l'évolution des systèmes binaires», a déclaré le co-auteur de l'étude Thomas Tauris de l'Université d'Aarhus au Danemark dans un communiqué de presse .

Un chronomètre céleste

Heureusement, la naine blanche n'est pas le seul objet spécial de ce système. L'étoile à neutrons est également un pulsar, ce qui signifie qu'elle rayonne du rayonnement de ses pôles dans l'espace pendant qu'elle tourne. Lorsque ces faisceaux passent sur la Terre, les scientifiques les détectent avec des radiotélescopes. En fonction du moment où chaque impulsion arrive, les chercheurs peuvent déterminer la vitesse à laquelle le pulsar tourne et la façon dont il se déplace dans l'espace.

Et, il s'avère que cela inclut la détermination de la façon dont l'espace-temps dans lequel le pulsar se déplace est affecté, car son compagnon nain blanc en rotation crée un tourbillon tourbillonnant d'espace-temps à la suite de sa rotation. L'équipe a ensuite utilisé le mouvement du pulsar à travers l'espace-temps tourbillonnant pour revenir en arrière et déterminer la vitesse de rotation de la naine blanche.

Espace-temps tordu

Les scientifiques mesurent la traînée de trame autour de la Terre en observant comment les orbites des satellites autour de notre planète changent au fil du temps. Nous ne pouvons pas envoyer un satellite en orbite autour de la naine blanche, alors l'équipe a plutôt calculé combien le glissement de trame aurait dû entraîner la précession ou la modification de l'orbite du pulsar au cours des 20 années écoulées depuis la découverte du système. (La précession est un peu comme faire tourner un cerceau autour de votre bras - l'endroit où le cerceau est le plus proche et le plus éloigné de votre bras peut changer, même si la forme et la taille du cerceau ne changent pas.)

Utiliser des horloges atomiques pour chronométrer précisément le pulsar blips, ils ont déterminé que l'orbite du pulsar avait précession d'environ 93 miles (150 kilomètres). À partir de ce changement, ils ont finalement pu calculer la rotation de la naine blanche: environ une fois toutes les 100 secondes.
 

Mark Myers, Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav)

"Ici, Albert Einstein nous a donné un outil, que nous pouvons maintenant utiliser pour en savoir plus sur les pulsars et leurs compagnons à l'avenir", a déclaré le co-auteur Matthew Bailes de l'Université de Swinburne, en Australie.

Cette vitesse confirme que le nain blanc a retiré la masse de son étoile compagnon et s'est tourné avant que le pulsar ne soit créé. Et cela donne aux chercheurs encore plus d'informations sur le système et la façon dont il s'est formé, mettant également en lumière d'autres systèmes comme celui-ci.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/news/2020/01/frame-dragging-white-dwarf-pulsar-binary?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR1nBB446DWbUXgwynAiRXukdK_cAKN8SSMI7BxPjvr58WrtV1DDSs8tPnM