Ilmuwan menemukan bukti teori relativitas umum Einstein di inti bintang mati

Ilmuwan menemukan bukti teori relativitas umum Einstein di inti bintang mati
Ilmuwan menemukan bukti teori relativitas umum Einstein di inti bintang mati
Anonim

Para ilmuwan telah mendukung teori relativitas umum Albert Einstein dengan menjelajahi misteri aneh katai putih.

Para astronom telah lama berspekulasi tentang hubungan antara massa dan jari-jari bintang katai putih, tetapi sampai sekarang tidak dapat mengamati hubungan antara massa dan jari-jari bintang, sebuah studi baru menunjukkan. Saat katai putih bertambah massa, ukurannya berkurang, tidak seperti kebanyakan benda langit yang diketahui.

Dalam karya baru ini, para peneliti menggunakan metode baru yang mencakup data dari ribuan katai putih untuk mengamati fenomena aneh dan memberikan bukti tambahan untuk relativitas umum.

Ketika bintang-bintang seperti Matahari kita kehabisan bahan bakar, mereka melepaskan lapisan luarnya dan terpapar ke inti seukuran Bumi. Inti ini dikenal sebagai katai putih dan diyakini sebagai keadaan evolusi terakhir dari objek bintang.

Tetapi sisa-sisa bintang ini penuh dengan misteri, karena ketika katai putih bertambah massanya, ukurannya berkurang. Oleh karena itu, katai putih pada akhirnya akan memiliki massa yang mirip dengan Matahari, tetapi dikemas ke dalam tubuh seukuran Bumi.

Katai putih menjadi sangat kecil dan kompak sehingga akhirnya hancur menjadi bintang neutron, benda bintang yang sangat padat dengan radius yang biasanya tidak melebihi 30 kilometer.

Hubungan aneh antara massa dan jari-jari di dalam katai putih diteorikan pada 1930-an. Alasan katai putih meningkatkan massa saat berkontraksi diduga karena keadaan elektronnya - ketika katai putih berkontraksi, elektronnya meningkat.

Mekanisme ini adalah kombinasi dari mekanika kuantum - teori dasar dalam fisika tentang gerak dan interaksi partikel subatom dan teori relativitas umum Albert Einstein, yang berhubungan dengan efek gravitasi.

"Rasio massa terhadap jari-jari adalah kombinasi yang mengesankan dari mekanika kuantum dan gravitasi, tetapi bagi kami itu bertentangan dengan akal sehat," kata Nadya Zakamskaya, profesor di Departemen Fisika dan Astronomi di Universitas Johns Hopkins, yang memimpin studi baru.. "Kami berpikir bahwa ketika sebuah objek bertambah massa, ia seharusnya menjadi lebih besar."

Dalam studi baru ini, sebuah tim di Universitas Johns Hopkins mengembangkan metode untuk mengamati rasio massa-radius pada katai putih. Menggunakan data yang dikumpulkan oleh Sloan Digital Sky Survey dan Gaia Space Observatory, para peneliti mempelajari 3.000 katai putih.

Tim peneliti mengukur efek pergeseran merah gravitasi, yang merupakan efek gravitasi pada cahaya, pada bintang. Saat cahaya bergerak menjauh dari suatu objek, panjang gelombang cahaya yang memancar dari objek memanjang, membuatnya tampak lebih merah. Dengan mempelajari efek gravitasi pergeseran merah, mereka mampu menentukan kecepatan radial katai putih yang memiliki radius yang sama.

Kecepatan radial adalah jarak dari Matahari ke bintang tertentu, yang menentukan apakah sebuah bintang bergerak menuju atau menjauh dari Matahari. Dengan menentukan kecepatan radial bintang, mereka juga dapat menentukan perubahan massa bintang.

"Teorinya sudah ada sejak lama, tetapi yang luar biasa adalah bahwa dataset yang kami gunakan memiliki ukuran yang belum pernah terjadi sebelumnya dan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya," tambah Zakamska. "Metode pengukuran ini, yang dalam beberapa kasus dikembangkan bertahun-tahun yang lalu, tiba-tiba bekerja jauh lebih baik, dan teori-teori lama ini akhirnya dapat dieksplorasi."

Metode yang digunakan dalam penelitian ini pada dasarnya mengubah teori menjadi fenomena observasional. Selain itu, dapat digunakan untuk mempelajari lebih banyak bintang di masa depan dan dapat membantu para astronom menganalisis komposisi kimia katai putih.

"Ketika bintang semakin kecil dan semakin besar, pergeseran merah gravitasi juga tumbuh dengan massa," kata Zakamska.

Direkomendasikan: