Et af forudsigelserne i Einsteins generelle relativitetsteori er, at ethvert roterende legeme trækker selve rumtidsstrukturen i dets nærhed med sig rundt. Dette er kendt som “frame-dragging”.

I hverdagen er frame-dragging både uopdageligt og ubetydeligt, da effekten er så latterligt lille. For at detektere frame-dragging forårsaget af hele Jordens drejning kræves der satellitter som Gravity Probe B til 750 millioner dollars og påvisning af vinkelændringer i gyroskoper svarende til blot én grad hvert 100.000. år eller deromkring.

Gluksomt nok for os indeholder universet mange naturligt forekommende gravitationslaboratorier, hvor fysikere kan observere Einsteins forudsigelser på arbejde i udsøgte detaljer.

Vores teams forskning, der i dag offentliggøres i Science, afslører beviser for frame-dragging i en langt mere mærkbar skala ved hjælp af et radioteleskop og et unikt par kompakte stjerner, der suser rundt om hinanden med svimlende hastigheder.

Disse stjerners bevægelse ville have forvirret astronomer på Newtons tid, da de tydeligvis bevæger sig i en forvredet rumtid og kræver Einsteins generelle relativitetsteori for at forklare deres baner.

Den generelle relativitetsteori er grundlaget for den moderne gravitationsteori. Den forklarer stjernernes, planeternes og satellitternes præcise bevægelse og endda tidens gang. En af dens mindre kendte forudsigelser er, at roterende legemer trækker rumtiden med sig rundt. Jo hurtigere et objekt drejer rundt, og jo mere massivt det er, jo kraftigere er trækket.

En type objekt, for hvilken dette er meget relevant, kaldes en hvid dværg. Det er resterne af kerner fra døde stjerner, der engang var flere gange så tunge som vores Sol, men som siden har opbrugt deres brintbrændstof.

Det, der er tilbage, har samme størrelse som Jorden, men er hundredtusindvis af gange mere massivt. Hvide dværge kan også dreje meget hurtigt og rotere hvert minut eller hvert andet minut i stedet for hvert 24. døgn, som Jorden gør.

Den rammedrejning, som en sådan hvid dværg forårsager, ville være omkring 100 millioner gange så kraftig som Jordens.

Det er alt sammen godt og vel, men vi kan ikke flyve til en hvid dværg og opsende satellitter omkring den. Heldigvis er naturen dog venlig over for astronomer og har sin egen måde at lade os observere dem på, nemlig via stjerner i kredsløb kaldet pulsarer.

For 20 år siden opdagede CSIRO’s Parkes-radioteleskop et unikt stjernepar bestående af en hvid dværg (på størrelse med Jorden, men ca. 300.000 gange tungere) og en radiopulsar (på størrelse med en by, men 400.000 gange tungere).

Sammenlignet med hvide dværge er pulsarer i en helt anden klasse end hvide dværge. De er ikke lavet af almindelige atomer, men af neutroner pakket tæt sammen, hvilket gør dem utroligt tætte. Desuden drejer pulsaren i vores undersøgelse sig 150 gange i minuttet.

Det betyder, at 150 gange i minuttet fejer en “fyrtårnsstråle” af radiobølger, der udsendes af denne pulsar, forbi vores udsigtspunkt her på Jorden. Vi kan bruge dette til at kortlægge pulsarens bane, mens den kredser om den hvide dværg, ved at timere, hvornår dens puls ankommer til vores teleskop og kende lysets hastighed. Denne metode afslørede, at de to stjerner kredser om hinanden på mindre end 5 timer.

Dette par, der officielt kaldes PSR J1141-6545, er et ideelt gravitationslaboratorium. Siden 2001 har vi vandret til Parkes flere gange om året for at kortlægge dette systems bane, som udviser et væld af Einsteins gravitationseffekter.

Det er ikke for utålmodige at kortlægge udviklingen af baner, men vores målinger er latterligt præcise. Selv om PSR J1141-6545 er flere hundrede quadrillioner kilometer væk (en quadrillion er en million milliarder), ved vi, at pulsaren roterer 2,5387230404 gange i sekundet, og at dens bane tumler rundt i rummet.

Det betyder, at planet i dens bane ikke er fast, men i stedet roterer langsomt.

Hvordan blev dette system dannet?

Når par af stjerner fødes, dør den mest massive af dem først, hvilket ofte skaber en hvid dværg. Inden den anden stjerne dør, overfører den stof til sin ledsager, den hvide dværg.

Der dannes en skive, når dette materiale falder ned mod den hvide dværg, og i løbet af titusinder af år sætter den den hvide dværg i omdrejninger, indtil den roterer med få minutters mellemrum.

I sjældne tilfælde som i dette tilfælde kan den anden stjerne derefter detonere i en supernova og efterlade en pulsar. Den hurtigt snurrende hvide dværg trækker rumtiden med sig, hvilket får pulsarens baneplan til at hælde, mens den bliver trukket med. Denne hældning er det, vi observerede gennem vores tålmodige kortlægning af pulsarens bane.

Einstein selv troede, at mange af hans forudsigelser om rum og tid aldrig ville kunne observeres. Men i de seneste år er der sket en revolution inden for ekstrem astrofysik, herunder opdagelsen af gravitationsbølger og afbildningen af et sort huls skygge med et verdensomspændende netværk af teleskoper. Disse opdagelser blev gjort af milliarddyre anlæg.

Glædeligvis er der stadig en rolle i udforskningen af den generelle relativitetsteori for 50 år gamle radioteleskoper som det i Parkes og for tålmodige kampagner fra generationer af kandidatstuderende.

Matthew Bailes, ARC Laureate Fellow, Swinburne University of Technology, Swinburne University of Technology, og Vivek Venkatraman Krishnan, videnskabeligt personale, Max Planck Institute.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.