专栏

毫秒脉冲星,左前景,由一颗白热的矮星,中心轨道运行,两颗恒星都由另一颗更远,更冷的白矮星绕行,右上角信用:比尔萨克斯顿; NRAO / AUI / NSF使用绿色望远镜,天文学家发现了一个三星系统,其中有两个白矮星和一颗中子星天文学家使用美国国家科学基金会的绿色望远镜(GBT)发现了一个由两颗白矮星组成的独特恒星系统

一颗超高密度的中子星,全部堆积在一个小于地球围绕太阳轨道的空间内

恒星的紧密性与它们的性质相结合,使科学家能够在这样的系统中对复杂的引力相互作用进行最佳测量

此外,对该系统的详细研究可能为解决基础物理学的一个主要突出问题提供了一个关键线索 - 引力的真实本质这个动画展示了具有超中子星和两个白矮星的独特三星系统

中子星是一个脉冲星,在它的轴上旋转时发出灯塔般的辐射束这些蓝色的光束在太空中被扫视中子星旋转在开始时,你会看到这个脉冲星及其近似伴星白矮星在它们的共同质心周围的轨道上动画向外放大,显示这对在轨道上还有一个更远,更冷的白矮星,并说明这三个物体的运动整个系统都适合太阳周围的地球轨道信用:比尔萨克斯顿(NRAO / AUI / NSF)“这个三重系统为我们提供了一个天然的宇宙实验室,远远超过以前发现的任何东西,以确切地了解这三个美国国家射电天文观测台(NRAO)西弗吉尼亚大学研究生杰森·博伊尔斯(现在西肯塔基大学)的斯科特·兰瑟姆说,身体系统起作用,可能用来检测广义相对论的问题

脉冲星作为GBT脉冲星大规模搜索脉冲星的一部分,是中子星,能够快速发射灯塔般的无线电波束当物体在其轴上旋转时扫过太空搜索的一个发现是距离地球大约4200光年的脉冲星,每秒旋转近366次这种快速旋转的脉冲星被称为毫秒脉冲星,可以被天文学家用作精确度用于研究各种现象的工具,包括搜索难以捉摸的引力波随后的观测表明,脉冲星处于一颗白矮星的近轨道上,并且该对与另一颗更远的白矮星在轨道上“这就是在这样一个系统中发现的第一个毫秒脉冲星,我们立即认识到它为我们提供了研究引力效应和性质的巨大机会,“Ransom说科学家们开始使用GBT,波多黎各的Arecibo射电望远镜进行密集的观测计划

,以及荷兰的Westerbork综合射电望远镜他们还使用斯隆数字巡天,GALEX卫星数据研究了该系统

te,位于亚利桑那州Kitt Peak的WIYN望远镜和斯皮策太空望远镜“其他人对该系统每个成员施加的引力扰动非常纯净和强大,”Ransom说:“毫秒脉冲星作为一种非常强大的工具非常精确地测量那些扰动,“他补充说,通过非常准确地记录脉冲星脉冲的到达时间,科学家们能够以无与伦比的精度计算出系统的几何形状和恒星的质量”我们已经做了一些最好的天文物理学中对质量的精确测量,“荷兰天文学研究所ASTRON的Anne Archibald说道

”我们对系统中恒星相对位置的一些测量精确到数百米,“她说阿奇博尔德领导了这项工作

使用测量来建立可以预测其运动的系统的计算机模拟对该系统的研究使用了技术dati回到艾萨克·牛顿用于研究地球 - 月球 - 太阳系统的那些,结合阿尔伯特·爱因斯坦的“新”引力,这是进行精确测量所必需的反过来,科学家说,系统承诺有机会指出下一个引力理论的道路 该系统为科学家提供了发现违反称为等效原理概念的最佳机会

该原理指出重力对身体的影响不依赖于身体的性质或内部结构

最着名的实验说明了等效性原则是伽利略在比萨斜塔和阿波罗15指挥官戴夫斯科特在1971年站在无气的月球表面时丢下了一把锤子和一只猎鹰羽毛,这两个不同重量的球被丢弃了(虽然没有确认伽利略)实际上是从斜塔进行了实验,他确实通过在倾斜平面上滚动球来证明这一原理,这个实验经常在介绍性物理实验室中重复)“虽然爱因斯坦的广义相对论已经被每个实验证实,但它是与量子理论不相容因此,物理学家期望它会破坏它在极端条件下,“赎金解释”这种紧凑恒星的三重系统为我们提供了一个很好的机会来寻找违反特定形式的等效原理,称为强等效原理,“他补充说当一颗巨大的恒星爆炸成超新星时它的残骸坍缩成一颗超级中子星,它的一些质量转化为引力结合能,将致密的恒星连在一起

强对等原理说,这种结合能仍然会在重力作用下反应,好像它是质量几乎所有的广义相对论的替代品认为它不会“这个系统提供最好的测试,但是在这种情况下,”Ransom说在强等效原理下,外部白矮星的引力效应对于内部白矮星和中子星都是相同的

在这个系统的条件下,强等价原则是无效的,外星对旅馆的引力作用白矮星和中子星略有不同,高精度脉冲星定时观测可以很容易地表明“通过对来自脉冲星的脉冲进行非常高精度的定时,我们可以测试这种与强等效性的偏差比不上之前的灵敏度提高了几个数量级的原则,“不列颠哥伦比亚大学的英格丽德楼梯说”找出偏离强相对性原理的指标将表明广义相对论的崩溃,并指出我们要走向一个新的,正确的理论重力,“她补充说”这是一个迷人的系统,在许多方面,包括必须是一个完全疯狂的形成历史,我们还有很多工作要做,以充分理解它,“赎金说赎金,阿奇博尔德和楼梯是在一个国际研究人员在1月5日的“自然”杂志网络版上报告他们的研究结果国家射电天文台是一个设施美国国家科学基金会,由Associated Universities,Inc合作协议运营出版:S M Ransom等人,“恒星三重系统中的毫秒脉冲星”,Nature,2014; doi:101038 / nature12917 PDF研究复制:恒星三重系统中的毫秒脉冲星资料来源:国家射电天文观测台图片:比尔萨克斯顿; NRAO / AUI / NSF