格林班克射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的“三體”恒星系統(tǒng) _望遠(yuǎn)鏡

格林班克射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的“三體”恒星系統(tǒng)
（）據(jù)新浪科技(晨風(fēng))：近日一個(gè)國際天文學(xué)家小組利用美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)所屬格林班克射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的“三體”恒星系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中包含兩顆白矮星以及一顆擁有超高密度的脈沖星。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)椭茖W(xué)家們了解物理學(xué)中的一個(gè)基本問題，即引力的本質(zhì) 。
脈沖星是中子星的一種，隨著它們的高速自轉(zhuǎn)，它們發(fā)出的無線電波會(huì)像大海中的燈塔一樣周期性的掃過周圍空間。此次發(fā)現(xiàn)的這顆脈沖星距離地球約4200光年，自轉(zhuǎn)速度是每秒366圈。這類脈沖星被歸類為“毫秒脈沖星”，天文學(xué)家們利用這類天體作為研究多種現(xiàn)象的精確計(jì)時(shí)工具，其中包括搜尋難覓蹤跡的引力波。
后續(xù)的觀測發(fā)現(xiàn)這顆脈沖星旁邊還存在一顆白矮星，它們?cè)谲壍郎舷嗷ダ@轉(zhuǎn)，而這對(duì)“雙星”本身又在更遠(yuǎn)的距離上圍繞另外一顆白矮星運(yùn)轉(zhuǎn) 。
西肯塔基大學(xué)天文學(xué)家杰森·博伊爾(Jason Boyles)最早在2012年在利用格林班克望遠(yuǎn)鏡開展大范圍巡天觀測并搜尋脈沖星的過程中最先發(fā)現(xiàn)了這顆脈沖星目標(biāo)，當(dāng)時(shí)他還是該校的研究生。他說：“在發(fā)現(xiàn)這顆脈沖星之后我們開展了有規(guī)律的后續(xù)觀測，試圖了解其一些參數(shù) 。隨后我們?cè)趯?duì)其自轉(zhuǎn)速度進(jìn)行精密測定時(shí)發(fā)現(xiàn)它擁有一個(gè)復(fù)雜的軌道，這一情況只能用兩顆白矮星的存在來解釋。”
另一名研究人員洛里密爾(Lorimer)表示：“這一三星系統(tǒng)為我們提供了遠(yuǎn)比以往任何案例都更好的天然實(shí)驗(yàn)室，從而讓我們有機(jī)會(huì)觀察一個(gè)三體系統(tǒng)究竟是如何運(yùn)行的，甚至還將有望讓我們進(jìn)行物理學(xué)中處在極端環(huán)境下對(duì)愛因斯坦廣義相對(duì)論的檢驗(yàn) 。”
于是研究人員利用格林班克望遠(yuǎn)鏡，位于波多黎各的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，以及位于荷蘭的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡開展了密集的觀測研究工作。科學(xué)家們還調(diào)用了來自斯隆數(shù)字巡天(SDSS) ， GALEX衛(wèi)星，亞利桑那基特峰WIYN望遠(yuǎn)鏡，以及斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù) 。
【格林班克射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的“三體”恒星系統(tǒng)】項(xiàng)目組成員麥克萊琳表示：“這個(gè)系統(tǒng)中每隔成員感受到來自其它成員的引力擾動(dòng)是非常純凈且強(qiáng)烈的。這顆毫秒脈沖星為我們提供了一個(gè)強(qiáng)有力的測量工具，可以非常精確地被用于對(duì)這些擾動(dòng)進(jìn)行測量。”
對(duì)這一“三體”系統(tǒng)開展研究所運(yùn)用的方法原理可以追溯到牛頓在對(duì)地球-月球-太陽系統(tǒng)進(jìn)行研究的時(shí)代，還加入了后來愛因斯坦對(duì)引力本質(zhì)的深邃洞察，當(dāng)然后者需要用到非常精確的測量手段。這一系統(tǒng)給了科學(xué)家們一個(gè)絕好的機(jī)會(huì)來檢驗(yàn)對(duì)一項(xiàng)基本原理是否存在違反情形，即所謂“等效原理” 。該原理指出，引力對(duì)一個(gè)物體的作用不取決于該物體的本質(zhì)或其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。
物理學(xué)家蘭森(Ransom)表示：“盡管迄今為止愛因斯坦的廣義相對(duì)論已經(jīng)被無數(shù)的實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證，但它仍然無法與量子理論相互兼容。因此物理學(xué)家們預(yù)言在極端環(huán)境下廣義相對(duì)論可能將會(huì)失效。而這一獨(dú)特的，由致密星體構(gòu)成的三體系統(tǒng)則為我們提供了這樣一個(gè)機(jī)會(huì) ，來觀察對(duì)等效原理其中一個(gè)特定形式，即所謂‘強(qiáng)等效原理’是否存在違反情形。”
等效原理(equivalence principle) ，尤其是強(qiáng)等效原理，在廣義相對(duì)論的引力理論中居于極重要的地位，根據(jù)強(qiáng)等效原理，稍遠(yuǎn)處外側(cè)的那顆白矮星產(chǎn)生的引力影響，對(duì)于內(nèi)側(cè)的兩顆星，即一顆中子星和一顆白矮星所產(chǎn)生的影響應(yīng)當(dāng)是一樣的。而如果在這一極端情形下強(qiáng)等效原理失效，那么外側(cè)那顆白矮星對(duì)內(nèi)側(cè)的中子星和白矮星施加的引力影響應(yīng)當(dāng)會(huì)存在輕微的差異，而高精度的脈沖星計(jì)時(shí)測量將能很輕易的顯示出這一點(diǎn) 。
項(xiàng)目成員斯特爾斯(Stairs)表示：“通過對(duì)這顆脈沖星發(fā)出的脈沖周期進(jìn)行精確計(jì)時(shí) ，我們將能夠判斷強(qiáng)等效原理是否出現(xiàn)了失效，我們測量的精度將會(huì)比此前進(jìn)行過的任何測量都要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí) 。”他說：“如果我們能找到一個(gè)違背強(qiáng)等效原理的案例，那將指引我們往正確的道路上前進(jìn)，并最終找出新的，對(duì)現(xiàn)有引力理論的改進(jìn)版本。”