愛因斯坦的廣義相對論揭示了脈衝星的新特徵

2020-08-28 沛錦看太陽

終於，科學家們號上了「脈衝星」的脈

恆星發展到最後變成帶有高速自旋的死星，這種星被稱為是脈衝星。通常情況下脈衝星都具有很強的磁場，在磁場的兩極，也就是磁場最強的地方，產生迴旋同步輻射，這個輻射的波段在無線電波段。脈衝星在自旋的時候兩極產生的輻射也會跟著自旋一起改變空間指向，就像一個旋轉的燈塔一樣。所以在地球上觀測，脈衝星的能流就是一閃一閃的周期性的變化，有周期性的脈衝，因此得名脈衝星。

幾天前，天文學家現使用數十年的觀測資料繪製了一個脈衝星的輻射路徑結構。這項成果發表在9月6日的「 科學（Science）」雜誌上。根據文章中的敘述，這項技術依賴於愛因斯坦的引力理論，廣義相對論，並同時重申廣義相對論理論是正確的，是可以被觀測驗證的。蒙特婁麥吉爾大學的天體物理學家Victoria Kaspi評論這項工作 —— 研究結果使研究人員能夠「以全新的方式觀察脈衝星的光束」。

脈衝星是一種中子星，是恆星爆炸時留下緻密的殘餘物。強大的磁場引導來自脈衝星的無線電波向外引導。通常情況下，這些光束以固定的角度照向地球，所以傳統情況下我們觀測脈衝星的時候僅僅可以在旋轉時僅通過光束瞥見一個切片 -—— 就像通過一個狹縫觀察燈塔的信號一樣，只能看到燈塔一閃一閃。

但這個新的工作裡的脈衝星（PSR J1906 + 0746），跟以前的脈衝星是不一樣的：它是一個雙星的一部分，這個脈衝星和另一顆中子星一起運行，離地球約20000光年（SN：12/18/15）。根據廣義相對論，如果一個脈衝星自旋的方向和軌道的法向平面不對齊的話 - 這就是脈衝星將會進動的。這意味著脈衝星旋轉的軸的指向是在一直變化的，也就是說，如果我們長時間觀測這個脈衝星，我們可以看到這個脈衝星的多個方向的情況。

下圖是原文中的一張圖：

描述了脈衝星指向隨著年份的變化。

德國波恩馬克斯普朗克射電天文研究所的Gregory Desvignes也對這項工作給出了很高的評價「從這裡我們可以了解有關輻射傳播結構的許多事情，」

Desvignes及其同事監測了光束的強度和偏振，以及構成它的電磁波擺動的方向。極化證實了一個有關脈衝星幾何學及其磁場的50年前的理論。在愛因斯坦的勝利中，脈衝星以每年約2.2度的速度進行 - 與廣義相對論的預測一致。

哈哈哈哈哈，愛因斯坦又又又一次對了，不可思議吧（他就沒錯過）

參考文獻：

G. Desvignes et al. Radio emission from a pulsar’s magnetic pole revealed by general relativity. Science. Vol. 365, September 6, 2019, p. 1013. doi:10.1126/science.aav7272.

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