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愛因斯坦都想不到:觀測證實「時空拖拽」

(Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery)

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【大紀元2020年02月06日訊】(大紀元記者笛睿編譯)愛因斯坦廣義相對論中一項內容是,任何物體旋轉都將帶動周圍的時空一起旋轉,也稱為「參考系拖拽」(frame-dragging,也稱慣性系拖拽)現象。可是這種變化太微小了,連愛因斯坦本人都認為他關於時空的很多理論永遠都無法通過觀測證實。

新發表的一篇研究,利用澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的派克斯(Parkes)射電望遠鏡,的確觀測到這一現象產生的後果——一顆脈衝星的軌道平面出現傾斜。

據The Conversation網站報導,這個研究組從派克斯蒐集的海量數據中注意到一個奇特的組合PSR J1141-6545:一顆脈衝星繞著一顆白矮星旋轉的系統。

白矮星是恆星燃料耗盡後的殘骸,體積和地球差不多大,質量卻是地球的30萬倍,而且轉速也很可觀,不像地球24小時才自轉一圈,這顆白矮星大約1~2分鐘就轉一圈。

按照計算,這顆白矮星旋轉產生的時空拖拽效應大約是地球轉動效果的1億倍。

更有利的條件是,還有一顆脈衝星繞著這顆白矮星旋轉。相對於白矮星,脈衝星可是另類怪物。這顆只有地球上一座城市那麼大的脈衝星,質量是一座城市的30萬倍,是中子擠在一起構成的高密度天體,而且以每分鐘150圈的速度高速自轉。

每分鐘150圈的轉速,將發出大量燈塔式的電波信號。研究者自2001年起至今經過近20年的時間,利用這些信號耐心地、一點點地才拼湊出這顆脈衝星繞著白矮星運行的軌道。

研究顯示,這顆脈衝星不到5小時繞白矮星轉一圈。如果愛因斯坦的時空拖拽理論是正確的,那麼這個系統將是一個很好的證明。

研究者分析稱,這兩個天體原來是兩顆恆星的雙星系統。質量大的一顆先死亡,變成白矮星。第二顆恆星死亡的時候,大量的物質被白矮星吸走,並不斷加快白矮星的自轉速度,直到它每幾分鐘就自轉一圈。這個系統也比較特殊,第二顆恆星接著發生超新星爆炸剩下一個脈衝星內核。高速旋轉的大質量白矮星轉動的時候,帶動周圍的時空一起運動,影響脈衝星的的軌道出現傾斜。

而這正是研究者們從繪製的軌道地圖上看到的景象。這份研究1月底發表在《科學》(Science)期刊上。◇

責任編輯:朱涵儒

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2020-02-06 6:21 PM
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