脉冲星及其白矮星的观测返回广义相对论

超密集中子星以脉冲星为中心发射无线电波，并与紧凑的白矮星紧密配对。两者共同为物理学家提供了前所未有的自然，宇宙的“实验室”来研究引力的性质。网格背景说明了由两个物体的引力作用引起的时空变形。

对新发现的脉冲星及其白矮星伴侣每两个半小时绕轨道运行一次的观测表明，双星的轨道衰减与爱因斯坦的广义相对论是一致的。

距地球将近7,000光年的一对奇异的恒星对为物理学家提供了一个独特的宇宙实验室，用于研究引力的性质。轨道上的巨大中子星与相伴的白矮星的引力极强，这使得竞争性引力理论的测试比以往任何时候都更加严格。

爱因斯坦（Albert Einstein）于1915年出版的广义相对论再一次荣登榜首。

但是，科学家们希望在某个时候，爱因斯坦的模型在极端条件下会失效。例如，广义相对论与量子理论是不相容的。物理学家希望找到一种替代性的引力描述，以消除这种不相容性。

该录像带是艺术家对一个奇异的双重物体的印象，该物体由一个微小但非常重的中子星组成，该中子星每秒旋转25次，每两个半小时绕一颗白矮星运行一次。中子星是一个名为PSR J0348 + 0432的脉冲星，它发出的无线电波可以被射电望远镜捕获到地球上。尽管这对非同寻常的事物本身非常有趣，但它还是测试物理理论极限的独特实验室。该系统正在辐射引力辐射，在时空中起伏不定。尽管这些波还不能被地球上的天文学家直接检测到，但是可以通过测量系统失去能量时轨道的变化来间接检测到。由于脉冲星太小，两个对象的相对大小未按比例绘制，并且时间尺度不切实际。

新发现的脉冲星是一颗旋转的中子星，质量是太阳的两倍，它与白矮星伴星每两个半小时互相绕行一次，这使引力理论经受了最极端的考验。该系统的观测结果称为PSR J0348 + 0432，其结果与广义相对论的预测相符。

紧密轨道对是由美国国家科学基金会的绿岸望远镜（GBT）发现的，随后在新墨西哥州的阿帕奇点望远镜，智利的超大型望远镜以及加那利群岛的威廉·赫歇尔望远镜的可见光下进行了研究。 。利用波多黎各的Arecibo望远镜和德国的Effelsberg望远镜进行了广泛的无线电观测，得出有关该对轨道微妙变化的重要数据。

在这样的系统中，轨道衰减并发射引力波，从而携带来自系统的能量。通过非常精确地测量脉冲星的无线电脉冲在很长一段时间内的到达时间，天文学家可以确定衰变速率和发射的引力辐射量。PSR J0348 + 0432中大质量的中子星，其轨道与同伴的紧密性以及同伴白矮星很紧凑而不是另一个中子星的事实，所有这些都使该系统成为了检验空子替代理论的空前机会。重力。

在该系统的极端条件下，一些科学家认为，广义相对论方程可能无法准确预测所发射的引力辐射量，从而改变了轨道衰减的速率。他们认为，竞争性引力理论在该系统中可能会更准确。

德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的保罗·弗雷雷说：“我们认为该系统可能极端到足以显示广义相对论的崩溃，但是，爱因斯坦的预测却成立得很好。”

科学家们说，这对好消息是对希望使用先进仪器首次直接检测引力波的研究人员而言的。使用这种仪器的研究人员希望能够检测出像中子星和黑洞这样的密集对向内呈螺旋形向猛烈碰撞时发出的引力波。

引力波极难检测，即使使用最好的仪器，物理学家也希望引力波需要知道所寻找波的特性，这些波将隐藏在探测器的“噪声”中。知道了它们寻找的波的特性，将使他们能够从噪声中提取出他们寻找的信号。

麦吉尔大学的Ryan Lynch说：“我们的结果表明，为这些高级仪器设计的过滤技术仍然有效。”

Freire和Lynch与庞大的国际研究人员团队合作。他们在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。

出版物：John Antoniadis等人，“紧凑相对论双星中的大规模脉冲星”，《科学》，2013年4月26日：卷340号6131; DOI：10.1126 / science.1233232

研究报告的PDF副本：紧凑相对论二元论中的大规模脉冲星

图像：Antoniadis等。