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爱因斯坦广义相对论通过了16年的严格测试

2021-12-16 12:54:09 cnBeta.COM
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澳大利亚国家科学机构CSIRO的研究员、研究小组成员Dick Manchester博士解释了这一结果如何让我们对我们的宇宙有了更精确的了解。“广义相对论描述了宇宙中大尺度的引力是如何工作的,但它在量子力学占主导地位的原子尺度上却发生了崩溃。我们需要找到在中间尺度上测试爱因斯坦理论的方法,以看看它是否仍然成立。幸运的是,2003年利用帕克斯望远镜发现了合适的宇宙实验室,被称为‘双脉冲星’。”

Manchester指出,他们在过去16年中对双脉冲星的观察证明跟爱因斯坦的广义相对论惊人地一致--准确地说,在99.99%之内。

双脉冲星系统由两颗脉冲星组成,它们是快速旋转的紧凑型恒星,像宇宙灯塔一样发出无线电波并产生非常强大的引力场。

一颗恒星每秒钟旋转44次,而第二颗的旋转周期为2.8秒。这些恒星每2.5小时完成一个轨道。

根据广义相对论,双脉冲星系统中的极端加速度使时空结构紧张并发出涟漪,这使得系统减速。据预测,这两颗脉冲星将在8500万年后发生碰撞。

由于这种能量损失的时间尺度如此之长,其影响很难被发现。幸运的是,来自旋转的脉冲星的钟声是追踪微小扰动的完美工具。

来自斯威本大学和ARC引力波卓越中心的Adam DELLer副教授是研究小组的另一名成员,他解释称,来自脉冲星“时钟”的滴答声需要约2400年才能到达地球。

“我们模拟了16年中200多亿个这些时钟刻度的精确到达时间。这仍然不足以告诉我们这些恒星有多远,而我们需要知道这一点来检验广义相对论,”Deller博士指出。

通过加入来自超长基线阵列的数据,研究小组能够发现每年恒星位置的微小晃动,而这揭示了它们跟地球的距离。

“我们将在未来带着新的射电望远镜和新的数据分析回来,并希望能够发现广义相对论中的一个弱点,这将使我们得到一个更好的引力理论,”Deller博士说道。

这项研究今天发表在《Physical Review X》上。

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