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一顆攪動時空的白矮星。    白矮星高速自旋產(chǎn)生的“慣性系拖曳”效應。Mark Myers / ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) 愛因斯坦廣義相對論預言，質(zhì)量很大的物體在時空中轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生一種名為“慣性系拖曳”的效應（Lense-Thirring frame dragging effect），它們會像落入糖漿的球一樣，攪動其周圍的時空結構。 科學家曾經(jīng)利用人造衛(wèi)星在地球周圍檢測這種效應，但地球的質(zhì)量太小，以致于產(chǎn)生的效應微乎其微。而在白矮星和中子星這些質(zhì)量大得多，引力場也強得多的天體身上，情況就不一樣了。 最近科學家在一顆極端天體身上探測到了這種效應。這是一顆質(zhì)量大約為太陽1.27倍的脈沖星，名叫PSR J1141-6545，位于南十字附近的蒼蠅座，距離地球大約1萬光年至2.5萬光年。 脈沖星是高速自旋的中子星，它們能夠沿著兩極，在指向地球的方向上釋放射電波。而中子星是大質(zhì)量恒星爆發(fā)成為超新星后遺留下來的殘骸。中子星物質(zhì)的密度極高，這導致它的引力強大到足以使原子核內(nèi)的質(zhì)子和電子結合在一起變成中子。 PSR J1141-6545和一顆質(zhì)量和太陽差不多的白矮星互繞運行。白矮星是中小恒星死亡之后殘留下來的致密內(nèi)核，體積和地球相當。銀河系中90%的恒星死后都會變成白矮星。 這顆脈沖星沿著一個半徑非常小的軌道，以5小時為周期環(huán)繞白矮星運行。其軌道運行速度高達每小時100萬千米，而兩者之間的平均距離只比太陽的直徑稍大。 研究人員以100微秒的精度，記錄了這顆脈沖星近20年內(nèi)的所有脈沖信號，并比較了每一個脈沖的間隔，結果發(fā)現(xiàn)其中隱藏著微妙的變化。 在排除了其他可能之后，科學家相信，這種變化是由“慣性系拖曳”效應帶來的。快速自旋的白矮星在時空中產(chǎn)生的拖曳效應，導致脈沖星在其公轉(zhuǎn)過程中，緩慢地改變著姿態(tài)。而根據(jù)這種效應的強度，研究員推算出白矮星的自旋速度大約是每小時30圈。 先前的研究結果認為，在這對天體系統(tǒng)中，白矮星是先于脈沖星形成的。這顆脈沖星的先祖恒星在爆發(fā)成為超新星前，在大約16000年的時間內(nèi)，向白矮星輸送了大約相當于20000個地球質(zhì)量的物質(zhì)，這可以解釋它的自轉(zhuǎn)速度為什么這么快。 像這樣脈沖星比白矮星年輕的雙星系統(tǒng)在宇宙中是相當罕見的。研究人員表示，利用“慣性系拖曳”效應，科學家可以對雙中子星系統(tǒng)進行分析，并進一步認識中子星的內(nèi)部結構。 相關論文發(fā)布在1月30日的《科學》雜志網(wǎng)絡版上。 |
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