论文作者之一、不列颠哥伦比亚大学的 Ingrid Stairs 教授介绍说:「我们跟踪从一个脉冲星发出的无线电光子的传播 , 并跟踪它们在另一个脉冲星(伴星)的强引力场中的运动 。 」
该研究首次观测到光是如何由于伴星周围强烈的时空曲率而延迟的 , 并检测到光以 0.04 度的微小角度偏转 。 以前从未在如此高的时空曲率下进行过这样的实验 。
来自澳大利亚国家科学机构 CSIRO 的 Dick Manchester 教授表示 , 「像这样的紧凑物体的快速轨道运动——它们的质量比太阳大 30% , 但直径只有 24 公里——让我们能够测试广义相对论的许多不同预测——总共 7 个!」
「除了引力波和光传播 , 我们的精度还允许我们测量『时间膨胀』的影响 , 这种影响使时钟在引力场中运行得更慢 。 」
「在考虑快速旋转的脉冲星发出的电磁辐射对轨道运动的影响时 , 我们甚至需要考虑爱因斯坦的著名方程 E = mc^2 。 这种辐射相当于每秒损失 800 万吨的质量!虽然看起来很多 , 但其实这只是脉冲星每秒质量的很小一部分 。 」
研究人员还以百万分之一的精度测量到 , 该轨道改变了它的方向 , 这是一种众所周知的相对论效应 , 在水星轨道上也有 , 但在这里要强 14 万倍 。
他们意识到 , 在这个精度水平上 , 他们还需要考虑脉冲星的旋转对周围时空的影响 , 它是随着旋转的脉冲星被一起「拖动」的 。
该研究的另一位主要作者、MPIfR 的 Norbert Wex 博士说:「物理学家将其称之为冷泽 - 提尔苓效应或参考系拖拽 。 在我们的实验中 , 这意味着我们需要考虑脉冲星作为中子星的内部结构 。 因此 , 我们的测量首次允许我们使用精确跟踪中子星旋转的技术(脉冲星计时技术) , 以获得对中子星扩展的约束 。 」
脉冲星计时技术与精密的干涉测量系统相结合 , 以高分辨率成像确定其距离 , 结果是 2400 光年的值 , 误差仅为 8% 。
来自澳大利亚斯威本大学的 Adam Deller 教授也是该团队的一员 , 他表示 , 「不同且互补的观察技术结合在一起 , 增加了实验的极端价值 。 过去 , 类似的研究经常因为我们对这些系统的距离知之甚少而受到阻碍 。 」
现在 , 情况已经完全不同了 。 除了脉冲星计时和干涉法外 , 从星际介质效应中所获得的信息也被仔细地考虑在内 。
加州大学圣地亚哥分校的 Bill Coles 教授对此表示赞同:「我们收集了关于该系统的所有可能的信息 , 并得出了一个一致的图景 。 这个图景涉及到许多物理研究领域 , 如核物理、引力、星际介质、等离子体物理等等 。 这是非常不同寻常的 。 」
【爱因斯坦yyds?广义相对论刚刚通过了一场历时16年的严格检验】同样来自 MPIfR 的 Paulo Freire 表示 , 「我们的实验结果对其他实验性研究形成了很好的补充 , 那些研究在其他条件下测试引力或观察不同的影响 , 比如利用引力波探测器或事件视界望远镜 。 它们还补充了其他脉冲星实验 , 比如我们在恒星三重系统中对脉冲星的计时实验 , 该实验为自由落体的普遍性提供了独立而卓越的检验 。 」
Kramer 教授补充说 , 「我们已经达到了前所未有的精确水平 。 未来用更大的望远镜进行的实验将推动人类走得更远 。 我们的研究已经表明了此类实验需要以何种方式进行 , 以及哪些微妙的影响需要纳入考虑 。 总有一天我们会发现广义相对论的一个偏差 。 」
参考链接:https://scitechdaily.com/challenging-einsteins-greatest-theory-in-16-year-experiment-theory-of-general-relativity-tested-with-extreme-stars/
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