“魔鬼邂逅”中子星与黑洞检验了引力论

从中子星发出了间歇性的脉冲光，脉冲信号成了宇宙中最准确的计时器，通过对中子星脉冲信号的检测，天体物理学家检验了爱因斯坦的广义相对论。当脉冲星和其它的中子星、白矮星结伴而行时，相互绕转的两个致密性的星体成为了对广义相对论进行检验的理想场所，两个体积浓缩的大质量天体发出了强大引力，产生了相互的引力干扰。除了中子星和中子星、中子星和白矮星这两种奇异天体的组合，脉冲星和黑洞同样可能“结成对子”，相互绕转的大质量天体的特性能够有效地检验爱因斯坦的理论预测。

西班牙和印度的科学家进行了联合研究，他们试图举起物理学的“圣杯”，检验爱因斯坦引力理论的有效性。中子星的物质密度极高，它们的体积相当于一个小城镇的大小，半径通常大约为10公里。发出脉冲的中子星好似宇宙海洋的灯塔，从脉冲星发出了伽玛射线和X-射线光束，中子星的高速旋转速率达到了每秒数百圈，它们的物理特征成为了对广义相对论进行检验的有效参数。1915年到1916年，爱因斯坦发表了在物理学上有里程碑意义的广义相对论。

西班牙空间研究所(IEEC-CSIC)的研究员迭戈·F·托雷斯解释说，脉冲星充当了非常精确的计时器角色，研究人员可以检测到任何脉冲星信号的偏差，他们将实际修正的测量值与理论模型的预测值进行比较，或是设定限度，或是直接检测两者的偏差值。 怎样解释在理论预测和实际观测之间出现的偏差值？这是因为某个脉冲星处于大质量天体的附近，例如：中子星靠近了黑洞，中子星靠近了白矮星。致密的白矮星是恒星的遗物，当像太阳之类的恒星耗尽所有的核燃料时，它们在坍塌中转化为体积大幅“缩水”的白矮星。

双星系可以由一颗脉冲星和一颗中子星组成（包括双脉冲星），也可以由一颗脉冲星和一颗白矮星组成，以双星系为“超级实验室”，天体物理学家非常成功地检验了爱因斯坦的引力理论。去年发现了一颗非常罕见的中子星SGR J1745-2900，它伴随了一个超大质量黑洞，银河系中心的黑洞Sgr A*的质量相当于太阳质量的四百多万倍，然而，天文学家一直未能找到一颗中子星绕一个普通质量黑洞旋转的情形，一个普通黑洞数倍于一颗恒星的质量。

科学家一直认为，奇异的双星体好似“宇宙好舞蹈”中的一对魔鬼舞伴，这为检验现代的引力理论提供了权威或圣神的舞台，“超级搭档”的黑洞和脉冲星的组合极为有效地检验了现代的引力学说。西班牙空间研究所的托雷斯和印度理论科学国际中心的物理学家、IEEC-CSIC的博士后研究员孟加里·巴格奇共同合作，他们在《宇宙学和天体粒子物理学》杂志发表了理论研究的成果，两位物理学家因此获得了2014年有关引力理论研究的荣誉奖励。

广义相对论指出了物体的引力只是依赖于它们在时空的位置，而不是依赖于物质的组成。在一个做自由落体运动的实验室中，任何实验的结果都不是依赖于实验室的下落速度，或不是依赖于实验室在时空的位置。引力常数决定了不同物体之间引力作用的强度值，引力常数 G = 6.67384(80) x 10-11 N m2/kg2，尽管G是一个常数值，但它的准确度最低，目前测量的精确度仅为万分之一。

考虑到以上的两种因素，脉冲星和黑洞的组合体并不是绝对完美的实验场合，然而，科学家还是急于找到脉冲星和黑洞组合的双星体，主要是因为脉冲星和黑洞的组合体适合于分析大多数偏差值的情形，脉冲星和黑洞的双体结构实际上只是理想天体组合中的一种，特别适合于X—射线和伽玛射线太空望远镜的观测对象，比如：钱德拉、NuStar 、斯威夫特太空望远镜，也适合于正在建造的大型射电望远镜的观测对象，比如：澳大利亚和南非的巨型平方公里阵列SKA。

（编译：2014-12-5）

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