【正见新闻网2019年09月09日】
据phys.org报道，科学家利用脉冲星磁极发出的射电辐射检验了极端物理条件下的广义相对论效应。这篇论文发布于2019年9月6日的《科学》杂志上。
脉冲星是快速旋转的中子星，其质量略大于太阳，但是直径仅约20公里，是一种非常致密的天体。它们具有极强的磁场，并沿其磁轴在其相对的磁极上方发射一束射电波。由于它们的自传非常稳定，发射的射电辐射就像灯塔旋转一样造成脉冲。由于脉冲星磁场极强并且非常致密，天文学家尝试利用其测定极端物理条件下的广义相对论效应。
研究观测的目标是一颗年轻的脉冲星，编号为PSR J1906 + 0746，旋转周期为144毫秒。它同时围绕着另一颗中子星公转，周期大约4小时，其轨道非常接近银河系的平面。
“PSR J1906 + 0746是一个独特的实验室，我们可以同时测定射电脉冲发射机制并测试爱因斯坦的广义相对论。”文章第一作者，德国马克斯普朗克射电天文学研究所（MPIfR）的研究员Gregory Desvignes说。
该研究小组使用305米的Arecibo射电望远镜以1.4 GHz的频率在2012年至2018年持续观测这颗脉冲星，并且补充了2005年至2009年间Nançay和Arecibo射电望远镜的档案数据。最终，研究小组获得了从2005年7月到2018年6月的47个时间段的观测数据。
研究小组注意到，一开始脉冲星南北两极的脉冲都是可见的，每个周期北极和南极光束都会指向地球一次。随着时间的推移，北极光束消失，只有南极光束仍然可见。通过分析辐射的偏振信号，研究小组测定了脉冲星的几何结构。这些结论完美符合广义相对论的预测。
“Pulsars可以提供独特的引力测试，”该研究的合作者，加拿大不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia)的Ingrid Stairs教授说。 “这想研究就是一个很好的例子。”
此外，该团队可以预测PSR J1906 + 0746两极射电光束的消失和再现。南极光束将在2028年左右从视线中消失，并在2070年至2090年之间重新出现。北极光束将在2085年至3105年左右再次出现。
这项为期14年的实验还为脉冲星本身的物理机制提供了令人兴奋的新信息。该团队意识到我们的视线已经越过了南北方向的磁极，不仅可以收到磁极光束，还可以研究磁极上方的射电发射条件。
“令人非常欣慰的是，几十年后，我们的视线首次穿过脉冲星的磁极，证明了1969年提出的模型的有效性，”文章合作者，北京大学科维理天文学和天体物理学研究所(Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics)的李柯伽教授解释道。 “而光束形状本身却是意外的不规则。”
“我们花了很长时间才完成实验，”MPIfR的射电天文学基础物理学研究部主任Michael Kramer总结道。 “可惜的是，现在学术界都追求快速出成果。而这个脉冲星研究教给我们很多，耐心和勤奋真的得到了回报。”