《科学》：独特双脉冲星系统证实广义相对论

宙思宇

即便是大科学家，有时也需要后人的工作来捍卫自己的名声，这一点连阿尔伯特·爱因斯坦也不例外。如今，天文学家再次证明，这个家伙绝对是个超级天才。通过对两颗独特的脉冲星——超新星爆发后形成的密度极高的小型天体——进行研究，天文学家证明了一种效应——这正是爱因斯坦在92年前提出的广义[wiki]相对论[/wiki]所预测的。据7月4日出版的美国《科学》杂志报告，科学家的观测结果几乎与这位伟大物理学家的预言如出一辙。



              在爱因斯坦的相对论世界中，物质能够使空间发生弯曲并且放慢时间的脚步，在这里，只有光的速度是恒定不变的。相对论对后世的影响无疑是巨大的。其实相对论同时还包括了一些更为深奥的细节，其中一个便是自旋进动。这一学说大体上是这样的：两颗大质量的天体彼此近距离环绕运行将使空间发生扭曲，从而扰乱两者移动的中心轴，最终导致这两颗天体像陀螺一样摆动。强烈的引力造成了这种所谓的自旋进动，而天体的质量越大，这一过程便越容易被观测到。



                     然而这并不是一个很容易被验证的学说。研究人员需要找到两个密度很大且近距离运行的天体，并且必须能够探测到它们之间到底发生了什么情况。黑洞的密度很大，但是它们的穹界却阻碍了观测。候选天体的匮乏以及天文望远镜的能力限制多年来一直制约着天文学家的脚步，直到2003年，一对特殊脉冲星的发现改变了这一局面。这种只有小行星般大小的天体承载着太阳一般的质量，同时它们的轨道也非常小，并且以令人难以相信的速度飞快地旋转着。这两颗脉冲星还释放着高能且极端规律的辐射信号，即便用地基天线也很容易探测到。这一发现中最重要的是，每过几个小时，其中的一颗脉冲星就会在另一颗脉冲星上形成蚀。而这正是测定自旋进动的关键，这是因为，在每一次蚀期间，天文学家便能够确定脉冲星发出的辐射信号的精确角度，从而判定脉冲星随着时间推移发生的摆动。



                参与该项研究的加拿大蒙特利尔市McGill大学的天体物理学家Rene Breton介绍说，在过去4年中，一个国际研究小组详细跟踪了这两颗脉冲星发出的辐射信号，并在蚀期间确定了信号的方向——这项观测技术“之前从未被使用过”。研究人员最终确定，脉冲星自旋进动的中央轴每年增加4.77±0.66度。而基于爱因斯坦广义相对论的计算结果预测其变化为每年增加5.07度，正好在误差允许的范围之内。



                诺贝尔奖得主、美国普林斯顿大学的天体物理学家Joseph Taylor赞叹道：“这真了不起。”“爱因斯坦的理论这一次经受住了考验。”马里兰州格林贝尔特市美国宇航局（NASA）戈达德空间飞行中心的天体物理学家Fotis Gavriil这样说道，他称赞这项研究“具有令人惊讶的高精度观测结果”。那么爱因斯坦的名声是否就此保住了？Gavriil说：“至少从这项实验结果来看，我们认为是这样。”