Ученые проверили общую теорию относительности Эйнштейна с помощью мертвых звезд

Астрономы исследовали явление, когда белые карлики уменьшаются в размерах, но их масса растет.

Ученые исследовали явление, когда белые карлики уменьшаются в размерах, но при этом набирают массу. Об этом сообщает Space.com.

В новой работе ученые проанализировали данные о тысячах белых карликов, чтобы разобраться в странном явлении. По их словам, когда у звезды, подобных Солнцу, заканчивается топливо, они сбрасывают свои внешние слои и оголяются до ядра размером с Землю. Ядро – это белый карлик, который считается конечным эволюционным состоянием звезд.

Но именно эти звездные остатки хранят в себе загадку. Когда белые карлики увеличиваются в массе, они уменьшаются в размерах. Таким образом, белые карлики с массой, аналогичной солнечной, будут иметь размеры, как у Земли.

Белые карлики становятся настолько маленькими и компактными, что в конце коллапсируют в нейтронные звезды, очень плотные звездные останки с радиусом около 30 км.

Теории о соотношении массы и радиуса белых карликов выдвигались в 1930-х годов. Считается, что причина явления связана с состоянием электронов – когда белый карлик сжимается, количество его электронов увеличивается. Такой механизм представляет из себя комбинацию из квантовой механики и общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая связана с гравитационными эффектами.

"Соотношение масса-радиус представляет собой впечатляющую комбинацию квантовой механики и гравитации, но для нас это противоречит здравому смыслу. Мы считаем, что по мере того, как объект набирает массу, он должен увеличиваться в размерах", – говорит руководитель исследования доцент кафедры физики и астрономии Университета Джона Хопкинса Надя Закамска.

Команда исследователей из Университета Джона Хопкинса разработала метод наблюдения за соотношением масса-радиус у белых карликов. Используя данные, собранные Sloan Digital Sky Survey и космической обсерваторией Gaia, исследователи рассмотрели 3000 белых карликов.

Ученые измерили эффект гравитационного красного смещения, который представляет собой влияние гравитации на свет звезд. Когда свет удаляется от звезды, длина волны света, исходящего от объекта удлиняется и становится более красной. Посмотрев на эффект гравитационного красного смещения, исследователи смогли определить лучевую скорость белых карликов с одинаковым радиусом.

Лучевая скорость – это расстояние от Солнца до данной звезды, которое определяет, движется ли звезда к Солнцу или от него. Определив лучевую скорость звезд, ученые также смогли узнать изменение массы звезд.

"Теория существует уже давно, но примечательно то, что использованный нами набор данных имеет беспрецедентный размер и точность. Эти методы измерения, которые в некоторых случаях были разработаны много лет назад, внезапно работают намного лучше, и эти старые теории, наконец-то, можно исследовать", – добавляет Закамска.

Метод, использованный в исследовании, по факту превратил теорию в наблюдаемое явление. Кроме этого, его можно использовать для изучения большего количества звезд в будущем, а также поможет астрономам анализировать химический состав белых карликов.

"Поскольку звезда становится меньше по мере того, как она набирает массу, эффект гравитационного красного смещения также растет с массой", – отмечает ученая.