En av förutsägelserna i Einsteins allmänna relativitetsteori är att alla snurrande kroppar drar med sig själva rymdtiden i sin närhet. Detta är känt som ”frame-dragging”.

I vardagen är frame-dragging både omätbart och oviktigt, eftersom effekten är så löjligt liten. För att upptäcka den frame-dragging som orsakas av hela jordens snurrande krävs satelliter som Gravity Probe B, som kostar 750 miljoner US-dollar, och detektion av vinkelförändringar i gyroskop som motsvarar bara en grad vart 100 000:e år eller så.

Turligt nog för oss finns det i universum många naturligt förekommande gravitationslaboratorier där fysikerna kan observera Einsteins förutsägelser i arbete med utsökt detaljrikedom.

Vår grupps forskning, som idag publiceras i Science, avslöjar bevis för ramdragning i en mycket mer märkbar skala, med hjälp av ett radioteleskop och ett unikt par kompakta stjärnor som susar runt varandra i svindlande hastigheter.

De här stjärnornas rörelse skulle ha förbryllat astronomer på Newtons tid, eftersom de uppenbarligen rör sig i en förvrängd rumtid och kräver Einsteins allmänna relativitetsteori för att förklara deras banor.

Den allmänna relativitetsteorin är grunden för modern gravitationsteori. Den förklarar den exakta rörelsen hos stjärnor, planeter och satelliter och till och med tidens flöde. En av dess mindre kända förutsägelser är att snurrande kroppar drar med sig rymdtiden. Ju snabbare ett objekt snurrar och ju mer massivt det är, desto kraftigare blir dragningen.

En typ av objekt för vilken detta är mycket relevant kallas en vit dvärg. Dessa är de kvarvarande kärnorna från döda stjärnor som en gång i tiden hade flera gånger vår Sols massa, men som sedan dess har förbrukat sitt vätebränsle.

Det som återstår är ungefär lika stort som jorden, men hundratusentals gånger mer massivt. Vita dvärgar kan också snurra mycket snabbt, rotera var eller varannan minut eller varannan, snarare än var 24:e timme som jorden gör.

Den ramdragning som orsakas av en sådan vit dvärg skulle vara ungefär 100 miljoner gånger så kraftfull som jordens.

Det är allt gott och väl, men vi kan inte flyga till en vit dvärg och skjuta upp satelliter runt den. Lyckligtvis är naturen dock snäll mot astronomer och har sitt eget sätt att låta oss observera dem, via stjärnor i omloppsbana som kallas pulsarer.

För tjugo år sedan upptäckte CSIRO:s Parkes-radioteleskop ett unikt stjärnpar som består av en vit dvärg (ungefär lika stor som jorden men 300 000 gånger tyngre) och en radiopulsar (lika stor som en stad men 400 000 gånger tyngre).

Vid jämförelse med vita dvärgar är pulsarer i en helt annan liga. De består inte av konventionella atomer utan av neutroner som är packade tätt ihop, vilket gör dem otroligt täta. Dessutom snurrar pulsaren i vår studie 150 gånger i minuten.

Detta innebär att 150 gånger i minuten sveper en ”fyrbåkstråle” av radiovågor som sänds ut av denna pulsar förbi vår utsiktspunkt här på jorden. Vi kan använda detta för att kartlägga pulsarens bana när den kretsar kring den vita dvärgen, genom att tidsbestämma när pulsen anländer till vårt teleskop och känna till ljusets hastighet. Denna metod avslöjade att de två stjärnorna kretsar kring varandra på mindre än 5 timmar.

Detta par, som officiellt kallas PSR J1141-6545, är ett idealiskt gravitationslaboratorium. Sedan 2001 har vi vandrat till Parkes flera gånger om året för att kartlägga det här systemets omloppsbana, som uppvisar en mängd Einsteinska gravitationseffekter.

Att kartlägga utvecklingen av omloppsbanor är inget för de otåliga, men våra mätningar är löjligt exakta. Även om PSR J1141-6545 är flera hundra kvadriljoner kilometer bort (en kvadriljon är en miljon miljarder) vet vi att pulsaren roterar 2,5387230404 gånger per sekund och att dess bana tumlar i rymden.

Detta innebär att planet på dess bana inte är fast utan istället roterar långsamt.

Hur bildades detta system?

När par av stjärnor föds dör den mest massiva först, vilket ofta skapar en vit dvärg. Innan den andra stjärnan dör överför den materia till sin följeslagare till den vita dvärgen.

En skiva bildas när detta material faller ner mot den vita dvärgen, och under loppet av tiotusentals år snurrar det upp den vita dvärgen, tills den roterar med några minuters mellanrum.

I sällsynta fall som detta kan den andra stjärnan sedan detonera i en supernova och lämna kvar en pulsar. Den snabbt snurrande vita dvärgen drar med sig rymdtiden, vilket gör att pulsarens banplan lutar när den dras med. Denna lutning är vad vi observerade genom vår tålmodiga kartläggning av pulsarens bana.

Einstein trodde själv att många av hans förutsägelser om rymd och tid aldrig skulle kunna observeras. Men under de senaste åren har det skett en revolution inom den extrema astrofysiken, inklusive upptäckten av gravitationsvågor och avbildningen av skuggan av ett svart hål med ett världsomspännande nätverk av teleskop. Dessa upptäckter gjordes med hjälp av anläggningar som kostar miljarder dollar.

Troligtvis finns det fortfarande en roll i utforskandet av den allmänna relativitetsteorin för 50 år gamla radioteleskop som det i Parkes, och för tålmodiga kampanjer av generationer av forskarstuderande.

Matthew Bailes, ARC Laureate Fellow, Swinburne University of Technology, Swinburne University of Technology och Vivek Venkatraman Krishnan, vetenskaplig personal, Max Planck Institute.

Denna artikel är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs den ursprungliga artikeln.