据最新一期《物理评论X》刊发的论文 , 一个国际团队用16年时间研究了一对被称为“脉冲星”的“极端恒星” , 结果再次证明爱因斯坦关于引力的“广义相对论”正确 。 据悉 , 这项研究是对爱因斯坦著名理论最严格的测试 , 并得到了10个国家的研究人员的支持 。
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爱因斯坦的广义相对论预言 , 巨大的物体会扭曲它们周围的时空 。 而美国宇航局的重力探测器B发现 , 地球周围的时空确实被地球所弯曲 , 并被地球的旋转运动所扭曲 。
【研究“极端恒星”16年,再次证明爱因斯坦广义相对论正确】据报道 , 广义相对论由爱因斯坦等人自1907年开始发展 , 最终在1915年基本完成 。 在广义相对论中 , 引力被描述为时空的一种几何属性(曲率) 。 广义相对论预言了时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题 , 如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应等 。
广义相对论的预言迄今为止已经通过了所有观测和实验的验证 。 尽管广义相对论并非当今描述引力的唯一理论 , 但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论 。
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一对脉冲星构成了“近乎完美的重力实验室” , 16年的研究是对爱因斯坦著名理论最严格的测试 。
由德国马克斯·普朗克射电天文研究所迈克尔·克拉姆(Michael Kramer)领导的国际研究团队研究了一对脉冲星 , 以迄今为止“最精确的实验室”来检测爱因斯坦的力论 。
这一对脉冲星由团队成员在2003年发现 , 它们在短短147分钟内围绕对方运行 , 速度约为100万千米/小时 , 其中一颗脉冲星每秒旋转44次 。 这对同伴很年轻 , 旋转周期为2.8秒 。 正是它们相互之间的运动 , 可以作为一个近乎完美的重力实验室 。
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研究团队观测这对脉冲星 , 发现光确实被引力引起的强烈时空曲率所延迟 。
脉冲星是一个高度磁化的旋转紧凑型恒星 , 从其磁极发射出电磁辐射束 。 它们的重量超过了太阳 , 但它们的宽度只有大约15英里 , 因此它们是令人难以置信的密集物体 , 产生的无线电波束像灯塔一样扫过天空 。
研究团队利用分布在澳大利亚、美国、法国、德国、荷兰和英国的七台射电望远镜来观测这对脉冲星 , 发现光确实被引力引起的强烈时空曲率所延迟 。
广义相对论早就预言了这种延迟现象 , 但这种延迟现象是被首次观测到 。 这就是说 , 对两颗极端恒星的16年研究证实了其运动模式与广义相对论预言相一致 。
参与研究的加拿大不列颠哥伦比亚大学的Ingrid Stairs教授表示 , 研究人员跟踪脉冲星发出的无线电光子的传播 , 并跟踪它们在伴生脉冲星的强引力场中的运动 , 结果第一次看到 , 由于伴星周围时空的强烈曲率 , 光不仅被延迟 , 而且光被偏转了0.04度的小角度 。
“以前从未在如此高的时空曲率下进行过这样的实验 。 ”他说 。
据悉 , 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用 。
比如它预言了某些大质量恒星终结后 , 会形成时空极度扭曲以至于所有物质(包括光)都无法逸出的区域“黑洞” 。
该理论还预言 , 光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象 , 这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像 。
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