更好地瞭解宇宙的新證據:天體物理學家觀察到了旋轉恆星扭曲時空

來自世界各地的天體物理學家近20年來一直在跟蹤一對不同尋常的旋轉恆星,現在他們表示,這個雙星系統是具有說服力的框架拖動證據。在《科學》雜誌的一篇新論文中,研究人員說,白矮星和中子星以極快的速度一起旋轉,形成了一個證明相對論的案例。

更好地瞭解宇宙的新證據:天體物理學家觀察到了旋轉恆星扭曲時空


相對論框架拖拽


“相對論框架拖拽”是愛因斯坦廣義相對論的一個分支,廣義相對論認為,在時空彎曲處的單個物體會在時空內引起變化,科學家們觀察到,具有能量的物體會使時空彎曲並聚攏,以吸收額外的能量。


一個特殊的雙星系統,該星系名為PSR J1141-6545,由兩顆恆星組成:一顆是白矮星,大小與地球相同,但密度是地球的30萬倍;另一個是中子星,雖然直徑只有20公里,但密度是地球的1000億倍。

更好地瞭解宇宙的新證據:天體物理學家觀察到了旋轉恆星扭曲時空


脈衝星高度磁化,旋轉中子星


如此微小、密度極高的物體,尤其是與第二顆恆星連成一體的自旋時,最終旋轉得如此之快,以至於發生彎曲和搖晃。這顆微小的中子星是脈衝星,這意味著它會發出一束穩定的光束,當它旋轉時可以被跟蹤,就像當你走過一個金屬物體時,太陽的反射直接指向你的眼睛。


通過監測這些旋轉脈衝的頻率,科學家們就可以開始全面瞭解中子星是如何運行的。所有的脈衝星都對天體物理學的研究非常有用,因為它們的大小和密度使它們的行為非常極端。在這種情況下,脈衝星被鎖定在一個緊湊而極快的軌道上,在過去的20年裡,科學家們觀察到,與太空中其他體積更大、速度更慢、運行時間更長的物體相比,脈衝星的軌道發展迅速。

更好地瞭解宇宙的新證據:天體物理學家觀察到了旋轉恆星扭曲時空


如果時空實際上是一種“織物”,那麼它就是一種彈性織物


所有這一切意味著,天體物理學家們第一次記錄下了關於預言中的拖拽現象的證據。如果時空實際上是一種“織物”,那麼它就是一種彈性織物,在這種織物中,旋轉的物體從時空本身的織物中吸收儲存的能量,而時空內的物體也可以以同樣的方式來回傳遞能量。


這兩顆恆星的軌道繼續漂移和變化,就像一個旋轉的花樣滑冰運動員通過拉進自己的四肢來加速。正是這種速度和方向上的變化,讓科學家們能夠以一種可觀察到的自旋變化的形式,即所謂的“勒斯-瑟林效應”來觀察幀拖拽。該研究小組得出結論:“這一發現與白矮星(WD)從脈衝星上吸積物質、使WD旋轉小於200秒的進化過程相一致。”


可以說,科學家們一直在尋找框架拖曳的證據,因為這個想法可以解釋很多我們還不瞭解的東西,比如相對論、重力本身,以及影響從天體到亞原子粒子等一切事物的力。通過觀測一顆強有力且極快的雙星,科學家們記錄下了他們所說的第一個這樣的證據,也是更好地瞭解宇宙的第一步。


分享到:


相關文章: