天文学家对一颗死去的恒星观察了14年后,再次证实了爱因斯坦的理论广义相对论。PSR J1906+0746, A脉冲星它距离我们 25,000 光年,在旋转时会轻微晃动,这种效应可能导致它的脉冲在不到十年的时间内从我们的天空中消失。
这就是所谓的岁差,这是广义相对论所预言的一种现象,但只在极少数人身上观察到过。脉冲星。 新发现可以帮助我们对银河系中双脉冲星的数量设定限制,进而帮助我们计算出双星脉冲星的预期速率。中子星碰撞。
脉冲星或许是最有用天空中的星星。 它们是快速旋转的中子星,其磁极发射出明亮的射电波。 当它们旋转时,这些光束可以扫过地球,具体取决于恒星的方向:有点像灯塔。
它们的精确度也令人难以置信,可以预测到毫秒级的旋转。 这些所谓的毫秒脉冲星可以保持如此精确的时间,以至于它们可以引导未来太空导航。
但即使是大多数脉冲星——没有毫秒级精度的脉冲星——仍然有用,特别是对于广义相对论的检验。 这是因为,根据广义相对论,双星系统中的脉冲星应该有轻微的轴向摆动(想象一下减速的陀螺)。 这是轴向的进动。
由于中子星的密度如此之大——太阳质量的1.4倍,被压缩成直径仅 20 公里(12 英里)的恒星核心——它们的引力强度预计会扭曲时空。
当自旋方向与双星轨道方向没有正确对齐时,脉冲星的自旋就会产生轴向进动。 这种错位被认为是由例如不对称超新星爆炸引起的。
因此,当脉冲星在其轴上摆动时,我们应该能够检测到其脉冲轮廓的变化。
当 PSR J1906+0746 于 2004 年被发现时,它显示出两种明显的扭曲,或偏振,每转的排放量(光束)。 然而,当马克斯·普朗克射电天文学研究所的格雷戈里·德斯维涅领导的天文学家小组查看帕克斯天文台射电望远镜收集的档案数据时,他们只发现了一束光束。
为了弄清楚他们的研究对象发生了什么,团队在 2005 年至 2009 年期间使用 Nançay 和阿雷西博射电望远镜,以及在 2012 年至 2018 年期间使用阿雷西博望远镜监测了 PSR J1906+0746。
当他们在 2005 年开始观测这颗恒星时,他们看到了 2004 年检测到的每转一圈的两条光束。逐渐地,来自恒星北极的光束变得更弱; 到了2016年,它已经完全消失了。
研究小组预测,偏振数据包含有关脉冲星进动的信息。 他们对这些数据进行了建模,将其追溯到 50 年前,然后将其与脉冲星的观测数据进行比较。
它的不确定性水平仅为百分之五,完美地符合广义相对论的预测以及有关脉冲星偏振特性的预测发表于 50 年前经过文卡特拉曼·拉达克里希南和大卫·库克。
研究小组还意识到,地球的视线从北到南的方向穿过了脉冲星的磁极,这意味着他们可以绘制脉冲星光束的地图,这反过来又使他们能够确定光束照亮的天空的比例。
这有助于估计银河系中中子星双星的数量,从而有助于确定其中有多少应该碰撞,产生引力波。
他们的模型不只是倒退。 看到它如何与观测数据相吻合意味着他们也可以预测未来。 研究小组认为,南光束也将在 2028 年左右从视野中消失。
它应该会在2070年到2090年之间的某个时候再次出现,北向光束应该会在2085年到2105年之间再次出现。
“脉冲星可以提供其他任何方式都无法完成的重力测试,”天文学家英格丽·斯泰尔斯说来自不列颠哥伦比亚大学。 “这是此类测试的一个更漂亮的例子。”
该研究发表于科学。