唯一已知的脉冲星二重奏刚刚揭示了一堆独一无二的宇宙见解。
16 年来，科学家们一直在观察这对脉冲星，即看似脉动的中子星。物理学家在 12 月 13 日发表的一篇论文中报告说，这些测量结果证实了爱因斯坦的引力理论、广义相对论，达到了新的精确水平，并暗示了该理论的微妙影响。 物理评论 X。
脉冲星是由密集中子组成的旋转死星，由于它们像灯塔一样的辐射束定期扫过地球，它们似乎时断时续地闪烁。这些脉冲时间的变化可以揭示脉冲星的运动和广义相对论的影响。虽然物理学家已经发现了大量单独的脉冲星，但已知的只有一对相互绕轨道运行。2003 年发现的双脉冲星系统（称为 J0737-3039）为检验广义相对论的可能方法开辟了新世界。
其中一颗脉冲星大约每秒旋转 44 次，而另一颗脉冲星大约每 2.8 秒旋转一次。这颗较慢的脉冲星在 2008 年变暗了，原因是广义相对论的一个怪癖使其光束旋转到了视野之外。但研究人员继续监测剩余的可见脉冲星，将新数据与旧观测结果结合起来，以提高测量的精度。
现在，德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所的天体物理学家迈克尔·克莱默和同事们发表了一篇详尽的论文，“只是把一切都列出来了”，盖恩斯维尔佛罗里达大学的物理学家克利福德·威尔说。“对我来说，这真是太棒了。”
以下是这项新研究的五点见解：
1. 爱因斯坦在很多方面都是对的。
脉冲星二重奏可以将广义相对论的五项独立测试合二为一，检查轨道的各种特性是否符合爱因斯坦理论的预测。例如，研究人员测量轨道椭圆旋转或进动的速率，看看它是否与预期一致。所有参数都符合爱因斯坦。
更重要的是，弗吉尼亚州夏洛茨维尔国家射电天文台的天体物理学家斯科特·兰塞姆说，“广义相对论的每一项单独测试都变得如此精确，以至于……必须包括广义相对论的高阶效应才能匹配数据。”这意味着测量结果非常精确，暗示了重力的微妙特性。“所有这些事情都非常令人惊奇，”兰塞姆说，他没有参与这项研究。
2. 引力波正在消耗能量。
观测结果表明，脉冲星的轨道正在缩小。通过测量脉冲星完成每个轨道所需的时间，研究人员确定这对脉冲星每天都会靠近大约七毫米。
这是因为，当它们绕轨道运行时，脉冲星会激起引力波，即向外振动的时空涟漪，带走能量（ 序列号: 12/18/15）。这种明显的收缩是在 20 世纪 70 年代首次在一个拥有一颗脉冲星和一颗中子星的系统中看到的，为引力波提供了早期证据（ 序列号：12/16/78）。但新结果的精确度是之前测量的 25 倍。
3. 脉冲星正在失去质量，这很重要。
还有一种更微妙的效应可以调整轨道。随着时间的推移，脉冲星的速度逐渐减慢，失去旋转能量。由于能量和质量是同一枚硬币的两面，这意味着速度更快的脉冲星每秒会损失约 800 万吨。
“当我第一次意识到这一点时，我真的很震惊，”克莱默说。虽然听起来很多，但质量损失只相当于轨道的微小调整。以前，科学家们可以在计算中忽略这种影响，因为调整非常小。但轨道的测量现在足够精确，因此将其包括在内是有意义的。
4. 我们可以知道脉冲星的旋转方向，这暗示了它的起源。
通过研究一颗脉冲星发出的光经过其伴星时的脉冲时序，科学家可以判断出更快的脉冲星旋转的方向。结果表明，脉冲星的自转方向与其公转方向相同，这为脉冲星二重奏的形成提供了线索。
这两颗脉冲星一开始是相邻的恒星，一颗接一颗地爆炸。通常，当一颗恒星爆炸时，它留下的残余物会被踢走，从而分裂这些恒星对。事实上，更快的脉冲星与它的轨道方向旋转相同，这意味着形成它的爆炸并没有给它带来太大的震动，这有助于解释联合体是如何保持完整的。
5. 我们掌握了脉冲星半径的线索。
众所周知，引力效应会导致轨道椭圆每年进动或旋转约 17 度。但有一个微妙的调整与这项新研究相关。脉冲星在旋转时拖动其身后的时空结构，就像旋转的舞者扭曲的裙子一样，改变了进动。
这种拖曳效应意味着速度更快的脉冲星的半径必须小于 22 公里，这一估计如果通过未来的工作变得更加精确，将有助于揭示构成脉冲星的极其致密的中子星物质的物理特性。 序列号：4/20/21）。
“作者显然对这个令人惊奇的系统进行了非常细致的研究，”蒙特利尔麦吉尔大学的天体物理学家维多利亚·卡斯皮说。“很高兴看到双脉冲星……确实兑现了其独特的承诺。”
