經過崔 (Charles Q. Choi),Space.com和NBC 新聞科技新聞
時空結構在圍繞一顆死亡恆星的宇宙漩渦中旋轉的方式證實了另一個預測愛因斯坦的廣義相對論,一項新的研究發現。
這種預測是一種稱為幀拖曳或 Lense-Thirring 效應的現象。它指出時空將圍繞著一個巨大的旋轉體攪拌。例如,想像地球被蜂蜜淹沒。當行星旋轉時,它周圍的蜂蜜會旋轉——時空也是如此。
衛星實驗發現旋轉地球引力場中的框架拖曳,但影響非常小,因此很難衡量。具有更大質量和更強大引力場的物體,例如白矮星和中子星,提供了更好的機會看到這種現象。
科學家關注的是 PSR J1141-6545,這是一顆年輕的脈衝星,質量約為太陽的 1.27 倍。這顆脈衝星位於距離地球 10,000 至 25,000 光年的蒼蠅座,靠近著名的南十字星座。
脈衝星是一種快速旋轉的中子星,沿著磁極發射無線電波。 (中子星是在被稱為超新星的災難性爆炸中死亡的恆星屍體;這些殘餘物的引力足以將質子與電子一起粉碎形成中子。
PSR J1141-6545 繞著一顆質量與太陽大致相同的白矮星運行。白矮星是死亡恆星的超緻密地球大小核心,是平均大小恆星耗盡燃料並脫落外層後留下的。有一天,我們的太陽最終會變成一顆白矮星,銀河系中 90% 以上的恆星也會如此。
研究表明,脈衝星以緊密、快速的軌道繞著白矮星運行,軌道長度不足5 小時,以約620,000 英里/小時(100 萬公里/小時)的速度在太空中飛馳,恆星之間的最大間距僅比我們太陽的大小略大主要作者維韋克·文卡特拉曼·克里希南 (Vivek Venkatraman Krishnan) 是德國波昂馬克斯·普朗克射電天文研究所的天體物理學家,他告訴 Space.com。
研究人員使用澳洲的 Parkes 和 UTMOST 射電望遠鏡,在近 20 年的時間內測量了脈衝星脈衝到達地球的時間,精確度在 100 微秒內。這使他們能夠檢測到脈衝星和白矮星彼此軌道的長期漂移。
在消除了這種漂移的其他可能原因後,科學家們得出結論,這是參考系拖曳的結果:快速旋轉的白矮星拉動時空的方式導致脈衝星的軌道隨著時間的推移緩慢改變其方向。根據框架拖曳的程度,研究人員計算出白矮星每小時繞軸旋轉約30次。
先前的研究表明,在這個雙星系統中,白矮星是在脈衝星之前形成的。這種理論模型的一個預測是,在形成脈衝星的超新星發生之前,脈衝星的前身在大約 16,000 年的時間裡將近 20,000 個地球質量的物質拋到了白矮星上,從而提高了它的自轉速度。
Venkatraman Krishnan 說:“像 PSR J1141-6545 這樣的系統非常罕見,其中脈衝星比白矮星年輕。”這項新研究“證實了二十多年前就提出的關於這個二元系統如何形成的長期假設。”
研究人員指出,他們利用參考系拖曳來深入了解引起此現象的旋轉恆星。他們表示,未來他們可以使用類似的方法來分析雙中子星,以更多地了解它們的內部成分,「即使經過 50 多年的觀察,我們仍然無法掌握其中的成分,」Venkatraman克里希南說道。 “中子星內部的物質密度遠遠超過了實驗室所能達到的密度,因此通過使用這種技術將中子星系統加倍可以學到大量新的物理知識。”
科學家詳細介紹了他們的發現1 月 30 日在線發表在《科學》雜誌。
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