天文學家們在觀察一顆死星14年後,再一次證實了愛因斯坦的廣義相對論。 PSRJ1906+0746是一顆距離我們25000光年的脈衝星。它在自轉時會輕微擺動,這將導致它的脈衝會在10年之內從我們的空中消失。

這稱之為進動(也叫歲差現象),是廣義相對論預言的一種現象。進動只在非常少數的脈衝星上被觀測到過。這個發現可以幫助我們確定銀河中脈衝雙星的數量範圍,進一步幫我們計算出中子雙星的碰撞機率。

脈衝星也許是天空中最有意義的星體。快速旋轉的中子星從他們的磁極噴射出明亮的無線電波束(輻射束)，根據其朝向,無線電波束會隨著星體自轉掃過地球。這個過程有點類似於燈塔。

而且它十分精準。隨著自轉,預測可以精確到毫秒級別。也正是因為這些毫秒脈衝星的時間精確度,在未來它們可被應用於宇宙航行的導航。

即使大部分脈衝星不具有毫秒級精確度,也對我們有相當大的意義,尤其是對於驗證廣義相對論來說。這是因為廣義相對論推論：雙星系統中脈衝星的自轉軸會出現輕微擺動(請聯想慢下來的陀螺), 這稱為歲差。

中子星的密度非常大,相當於1.4倍的太陽(品質)壓縮到直徑僅為20公里(12英里)的恆星核。它的引力強度預計能扭曲時空。

當脈衝星的自轉方向和雙星軌道方向不一致時,就會產生歲差現象。這種不一致被認為是由不對稱超新星爆炸等原因造成的。

所以,當脈衝星在它的自轉軸上擺動時,我們就能從脈衝輪廓上觀測到變化。

PSR J1906+0746在2004年被發現,它每次自轉都發射出兩次明顯變形或者說是偏振的波束。於是Gregory Desvignes領導的天文學團隊從馬克斯·普朗克射電天文研究所前去檢視帕克斯天文臺射電望遠鏡獲取的檔案資料。奇怪的是，它們只發現了一支波束。

為了弄清楚這個問題,團隊在2005年-2009年期間利用Nançay射電望遠鏡和阿雷西博射電望遠鏡, 在2012年-2018年用阿雷西博射電望遠鏡,監測PSR J1906+0746。

2005年他們剛開始觀察的時候,看到了曾在2004年被觀測到的雙波束。隨著時間的推移，北極的波束逐漸減弱,直至2016年完全消失。

團隊預測極化資料裡存在著脈衝星的進動資訊。於是他們建立了資料模型,並追溯到50年之前。然後將其與脈衝星的觀測資料進行比較。

他們發現是吻合的,只有5%的不確定度,恰好符合廣義相對論和50年前Venkatraman Radhakrishnan 與David Cooke關於脈衝星偏振特性的預測。

團隊還意識到地球的視線(以)由北至南(的方向)穿過脈衝星的磁極,這意味著他們可以繪製出脈衝波束-這樣就可以確定能被波束照亮的天空比例。

這還能幫我們估算出星系中中子雙星的數量,並以此推算他們中有多少會發生碰撞併發出引力波。

他們的模型並不僅僅只適用於過去。通過了解它與觀測資料的匹配過程,意味著它也可以用來預測未來。他們認為這顆脈衝星的南極波束在將在2028年左右從視野中消失。

之後,南極波束將在2070-2090年之間再次出現,而北極波束會在2085年至2105年再次出現。

不列顛哥倫比亞大學天文學家Ingrid Stairs這樣說道:“脈衝星可以提供其他途徑都無法實現的重力測試。而這次實驗就是又一個絕佳的例子。”

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。MICHELLE STARR- measurements-淤兄