天文學(xué)家利用歐南臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡和全世界的射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)和研究了一對(duì)恒星，這對(duì)恒星由最大質(zhì)量中子星和繞它轉(zhuǎn)的白矮星組成。
藝術(shù)家印象中的脈沖星PSR J0348+0432及其白矮星伴侶。影像提供：ESO/L. Calcada
這對(duì)奇怪的新的雙星系統(tǒng)使得愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的驗(yàn)證方式有了全新的方式。到目前為止，新觀測(cè)和廣義相對(duì)論的預(yù)言精確吻合，和其它理論卻不一致。這些結(jié)論發(fā)表在2013年4月26日的《科學(xué)》上。
一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常的雙星系統(tǒng)，包含一顆微小然而異常重的中子星，每秒鐘自轉(zhuǎn)25次，每?jī)蓚€(gè)半小時(shí)繞白矮星轉(zhuǎn)一圈。中子星是輻射射電波的脈沖星，地球上的人利用射電望遠(yuǎn)鏡能夠發(fā)現(xiàn)它。雖然這對(duì)異常的恒星非常有意義，也是驗(yàn)證物理理論極限的獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室。
這顆脈沖星被命名為PSR J0348+0432，是超新星爆發(fā)的殘余。它是太陽(yáng)的兩倍重，但只有20公里寬。它表面的引力比地球上的強(qiáng)3千億倍，在它的中心每立方體積內(nèi)擠壓著10億噸物質(zhì)。它的伴侶白矮星也很特異，是一顆輕得多的恒星失去其大氣并緩慢地變冷后的發(fā)光的殘余。
“我在用歐南臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)這個(gè)系統(tǒng)，尋找白矮星輻射出的光的變化，這些變化由它繞脈沖星的運(yùn)動(dòng)引起，”約翰·安東尼阿迪斯說(shuō)，他是位于波恩的馬克普朗克射電天文學(xué)研究所（MPIfR）的博士生，是論文的第一作者。“快速的實(shí)地分析讓我意識(shí)到這顆脈沖星相當(dāng)重。它的重量是太陽(yáng)的兩倍，使得它成為迄今已知的最大質(zhì)量的中子星，也是研究基本物理學(xué)的完美的實(shí)驗(yàn)室?！?/font>
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論解釋引力為由于物質(zhì)和能量的存在造成的時(shí)空彎曲的結(jié)果，自從一個(gè)世紀(jì)前發(fā)表以來(lái)，經(jīng)受住了所有驗(yàn)證。但它不是最終的解釋，最終必然失效。
物理學(xué)家設(shè)計(jì)并建立了其它引力理論，這些理論做出的預(yù)言和廣義相對(duì)論的預(yù)言不同。這些差異只有在極端強(qiáng)大的引力場(chǎng)情況下才會(huì)顯現(xiàn)，在太陽(yáng)系內(nèi)不會(huì)發(fā)現(xiàn)。就引力而言，PSR J0348+0432是一顆真正極端的天體，甚至和已經(jīng)在高精度驗(yàn)證中使用過(guò)的其它脈沖星比較。在那樣強(qiáng)大的引力場(chǎng)內(nèi)，物質(zhì)的小增加能導(dǎo)致天體周圍的時(shí)空的大變化。至今，天文學(xué)家仍然不知道在那樣大質(zhì)量的中子星PSR J0348+0432存在的情況下將會(huì)發(fā)生什么事情。這奉獻(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)把驗(yàn)證推向新的領(lǐng)域。
這個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)綜合甚大望遠(yuǎn)鏡對(duì)白矮星的觀測(cè)以及射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)脈沖星的非常精確的觀測(cè)。那樣密近的雙星系統(tǒng)輻射引力波并損失能量。這引起軌道周期非常微小的變化，廣義相對(duì)論對(duì)這種變化的預(yù)言和其它理論的預(yù)言是不同的。
“我們的射電觀測(cè)如此精確，我們已經(jīng)能夠測(cè)量軌道周期每年8百萬(wàn)分之一秒的變化，和愛(ài)因斯坦的理論預(yù)言精確吻合，”保羅·夫勒熱宣稱道，他是另一位團(tuán)隊(duì)成員。
這只是對(duì)這顆獨(dú)特天體的細(xì)節(jié)研究的開始，天文學(xué)家將利用它在更高的精度上驗(yàn)證廣義相對(duì)論。
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