アインシュタインの一般相対性理論の予測の1つは、回転する物体は、その周辺の時空そのものを引きずり回してしまうということです。 これは「フレームドラッギング」として知られています。

日常生活では、フレームドラッギングの効果は非常に小さいので、検出されず、取るに足らないものです。 3579>

幸いなことに、宇宙には自然発生的な重力実験室が数多くあり、物理学者はアインシュタインの予測が機能している様子を精巧に観察することができます。

本日サイエンス誌に掲載された私たちのチームの研究は、電波望遠鏡と、目まぐるしい速さで互いの周りを回るユニークなコンパクト星のペアを用いて、より顕著なスケールでのフレーム ドラッグの証拠を明らかにしています。

これらの星の動きは、明らかに時空が歪んでいるため、ニュートンの時代の天文学者を当惑させ、その軌道を説明するためにアインシュタインの一般相対性理論を必要としたことでしょう。 (Mark Myers/OzGrav ARC Centre of Excellence)

一般相対性理論は、現代の重力理論の基礎となるものである。 星や惑星、衛星の正確な運動、さらには時間の流れまでもが説明できる。 あまり知られていませんが、自転する物体は時空を引きずって回るという予測もあります。 3579>

このことが非常に関係している天体のひとつに、白色矮星と呼ばれるものがあります。 3579>

このことに大きく関係する天体のひとつに、白色矮星というものがあります。これは、かつて太陽の数倍の質量をもっていた星が、水素燃料を使い果たして死んだときに残った核のことで、大きさは地球と同じですが、質量は何十万倍もあります。

このような白色矮星によるフレームドラッグは、地球のおよそ1億倍の威力があると思われます。 しかし幸いなことに、自然は天文学者に優しく、パルサーと呼ばれる恒星の周りを回って観測させてくれる方法があるのです。

20年前、CSIROのパークスの電波望遠鏡は、白色矮星（地球の大きさほどだが30万倍ほど重い）と電波パルサー（街の大きさほどだが40万倍ほど重い）からなるユニークな星の組を発見しました。 3579>

白色矮星と比べると、パルサーはまったく別格で、通常の原子ではなく、中性子がぎっしりと詰まってできています。 3579>

つまり、1分間に150回、パルサーが発する「灯台ビーム」のような電波が、私たちのいる地球を通過しているのです。 このパルスが望遠鏡に到達するタイミングと光速を知ることで、白色矮星の周りを回るパルサーの軌道を地図にすることができるのです。 3579>

このペアは、正式にはPSR J1141-6545と呼ばれ、理想的な重力実験室となっています。 2001年以来、私たちは年に数回パークスに出かけ、アインシュタイン的な重力効果を数多く示すこの系の軌道をマッピングしています。

軌道の進化をマッピングすることはせっかちな人には向いていませんが、私たちの測定はとんでもなく正確です。 PSR J1141-6545は数百兆キロメートル（1兆は100億）離れていますが、このパルサーが1秒間に2.5387230404回回転し、その軌道が宇宙で転倒していることが分かっています。

これは軌道の平面が固定されておらず、ゆっくりと回転していることを意味します。

この星系はどのようにしてできたのか？ 3579>

この物質が白色矮星に向かって落ちてくるときに円盤ができ、数万年の間に白色矮星を回転させ、数分ごとに回転するようになります。 (ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery)

このようなまれなケースでは、2番目の星が超新星爆発を起こし、パルサーが残ることがあります。 急速に回転する白色矮星は時空を引きずり、パルサーの軌道面は引きずられるように傾いていきます。 3579>

アインシュタイン自身は、空間と時間に関する彼の予測の多くは、決して観測可能なものではないと考えていました。 しかし、ここ数年、重力波の発見や、世界規模の望遠鏡ネットワークによるブラックホールの影の撮影など、極限天体物理学に革命が起きているのです。 これらの発見は、10億ドル規模の施設によってなされました。

幸いなことに、一般相対性理論の探求には、パークスのような50年前の電波望遠鏡や、何世代もの大学院生による辛抱強いキャンペーンの役割がまだ残っています。

Matthew Bailes, ARC Laureate Fellow, Swinburne University of Technology.とVivek Venkatraman Krishnan, Scientific staff, Max Planck Institute.です。

この記事はThe Conversationからクリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下で再掲載されています。 元記事を読む