A fost detectată curbarea luminii lui Einstein de către o singură stea îndepărtată

Pentru prima dată, astronomii au văzut o stea din afara sistemului solar înclinând lumina de la o altă stea. Măsurătoarea, raportată pe 7 iunie la Austin, Texas, la o reuniune a Societății Americane de Astronomie, confirmă atât cea mai faimoasă teorie a lui Einstein, cât și ceea ce se întâmplă în viețile interioare ale cadavrelor stelare.

Astronomii care au folosit telescopul spațial Hubble au urmărit cum o pitică albă trecea prin fața unei stele mai îndepărtate. Acea stea părea să se miște într-o buclă mică, poziția sa aparentă deviată de gravitația piticii albe.

În urmă cu mai bine de un secol, Albert Einstein a prezis că modul în care spațiu-timpul se îndoaie în jurul unui obiect masiv – soarele, să zicem – ar trebui să schimbe poziția aparentă a stelelor care apar în spatele acelui obiect. Măsurarea acestui efect în timpul unei eclipse de soare din 1919 a confirmat teoria generală a relativității a lui Einstein: Masa deformează spațiu-timpul și îndoaie calea razelor de lumină (SN: 17.10.15, str. 16).

The New York Times a salutat-o ​​drept „una dintre cele mai mari – poate cea mai mare – dintre realizări din istoria gândirii umane”. Dar chiar și Einstein se îndoia că efectul de curbare a luminii ar putea fi detectat pentru stele mai îndepărtate decât soarele.

Acum, într-un studiu publicat în numărul din 9 iunie al ŞtiinţăKailash Sahu de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore și colegii săi au demonstrat că se poate.

„Acesta este un rezultat elegant”, spune Terry Oswalt de la Universitatea Aeronautică Embry-Riddle din Daytona Beach, Florida, care nu a fost implicat în noua lucrare. „Einstein ar fi foarte mândru.”

Povestea continuă sub imaginea

spaţiu-timp deformat
UN TRUCK AL LUMINII Un cadavru stelar dens a deformat spațiu-timpul pentru a trimite înclinată lumina dintr-o stea de fundal. Linia continuă de la poziția stelei reale până la Telescopul Spațial Hubble arată calea pe care a parcurs-o de fapt lumina, iar linia punctată către poziția observată a stelei arată unde părea să fie acea stea. NASA, ESA, A. Feild/STSci

În timp ce stelele s-au aliniat literalmente pentru a face posibilă măsurarea, acesta nu a fost un accident norocos. Sahu și colegii săi au cercetat un catalog de 5.000 de mișcări stelare pentru a găsi o pereche de stele care ar putea trece suficient de aproape pe cer încât Hubble să poată simți schimbarea.

Au fost câțiva candidați posibili, iar unul dintre ei, numit Stein 2051 B, era deja un personaj misterios.

Situat la aproximativ 18 ani lumină de Pământ, Stein 2051 B este o pitică albă, o stare comună de sfârșit de viață pentru o stea asemănătoare soarelui. Când stelele cu masă mică rămân fără combustibil, se umflă într-o gigantă roșie, în timp ce topesc heliul în carbon și oxigen. În cele din urmă, ei elimină straturile exterioare de gaz, lăsând în urmă acest nucleu de carbon-oxigen – pitica albă. Aproximativ 97 la sută dintre stelele din Calea Lactee, inclusiv soarele, sunt sau vor fi într-o zi pitice albe.

Piticile albe sunt extrem de dense. Aceștia sunt împiedicați să se prăbușească într-o gaură neagră doar prin presiunea pe care electronii lor o produc în încercarea de a nu fi în aceeași stare cuantică unul cu celălalt. Această situație bizară stabilește limite stricte pentru dimensiunile și masele lor: pentru o rază dată, o pitică albă poate fi doar atât de masivă și doar atât de mare pentru o anumită masă.

Această relație masă-rază a fost stabilită în lucrarea câștigătoare a premiului Nobel de Subrahmanyan Chandrasekhar în anii 1930, dar a fost dificil de demonstrat. Singurele pitice albe cântărite până acum își împărtășesc orbitele cu alte stele ale căror mișcări reciproce îi ajută pe astronomi să-și calculeze masele. Dar unii astronomi se tem că acei însoțitori ar fi putut adăuga masă piticelor albe, eliminând această relație precisă.

Stein 2051 B are și un însoțitor, dar este atât de departe încât cele două stele au evoluat aproape sigur independent. Această distanță înseamnă, de asemenea, că ar dura sute de ani pentru a măsura cu precizie masa piticei albe. Cele mai bune eforturi de a găsi o masă brută de până acum au creat o enigmă: Stein 2051 B părea a fi mult mai ușor decât se aștepta. Ar avea nevoie de un miez de fier exotic pentru a explica.

Măsurarea deplasării unei stele de fundal oferă o modalitate de a măsura direct masa piticei albe. Cu cât steaua din prim plan este mai masivă – în acest caz, pitica albă – cu atât este mai mare deviația luminii de la steaua din fundal.

„Aceasta este metoda cea mai directă de măsurare a masei”, spune Sahu. „Este aproape ca și cum ai pune pe cineva pe o cântar și i-ai citi greutatea.”

Pitica albă era programată să treacă lângă o stea de fundal pe 5 martie 2014. Echipa lui Sahu a făcut opt ​​observații ale pozițiilor celor două stele între octombrie 2013 și octombrie 2015.

Echipa a descoperit că steaua de fundal părea să se miște într-o mică elipsă pe măsură ce piticul alb se apropia și apoi se îndepărta de ea, exact așa cum au prezis ecuațiile lui Einstein. Aceasta sugerează că masa sa este de 0,675 ori masa soarelui – cu mult în intervalul normal pentru dimensiunea sa.

Această primă măsurare nu va fi ultima, spune Oswalt. În următorii câțiva ani vor fi lansate mai multe sondaje noi ale stelelor, care vor urmări mișcările miliardelor de stele simultan. Asta înseamnă că, deși aliniamentele de curbare a luminii sunt rare, astronomii ar trebui să prindă mai multe în curând.