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一颗搅动时空的白矮星。    白矮星高速自旋产生的“惯性系拖曳”效应。Mark Myers / ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) 爱因斯坦广义相对论预言，质量很大的物体在时空中转动会产生一种名为“惯性系拖曳”的效应（Lense-Thirring frame dragging effect），它们会像落入糖浆的球一样，搅动其周围的时空结构。 科学家曾经利用人造卫星在地球周围检测这种效应，但地球的质量太小，以致于产生的效应微乎其微。而在白矮星和中子星这些质量大得多，引力场也强得多的天体身上，情况就不一样了。 最近科学家在一颗极端天体身上探测到了这种效应。这是一颗质量大约为太阳1.27倍的脉冲星，名叫PSR J1141-6545，位于南十字附近的苍蝇座，距离地球大约1万光年至2.5万光年。 脉冲星是高速自旋的中子星，它们能够沿着两极，在指向地球的方向上释放射电波。而中子星是大质量恒星爆发成为超新星后遗留下来的残骸。中子星物质的密度极高，这导致它的引力强大到足以使原子核内的质子和电子结合在一起变成中子。 PSR J1141-6545和一颗质量和太阳差不多的白矮星互绕运行。白矮星是中小恒星死亡之后残留下来的致密内核，体积和地球相当。银河系中90%的恒星死后都会变成白矮星。 这颗脉冲星沿着一个半径非常小的轨道，以5小时为周期环绕白矮星运行。其轨道运行速度高达每小时100万千米，而两者之间的平均距离只比太阳的直径稍大。 研究人员以100微秒的精度，记录了这颗脉冲星近20年内的所有脉冲信号，并比较了每一个脉冲的间隔，结果发现其中隐藏着微妙的变化。 在排除了其他可能之后，科学家相信，这种变化是由“惯性系拖曳”效应带来的。快速自旋的白矮星在时空中产生的拖曳效应，导致脉冲星在其公转过程中，缓慢地改变着姿态。而根据这种效应的强度，研究员推算出白矮星的自旋速度大约是每小时30圈。 先前的研究结果认为，在这对天体系统中，白矮星是先于脉冲星形成的。这颗脉冲星的先祖恒星在爆发成为超新星前，在大约16000年的时间内，向白矮星输送了大约相当于20000个地球质量的物质，这可以解释它的自转速度为什么这么快。 像这样脉冲星比白矮星年轻的双星系统在宇宙中是相当罕见的。研究人员表示，利用“惯性系拖曳”效应，科学家可以对双中子星系统进行分析，并进一步认识中子星的内部结构。 相关论文发布在1月30日的《科学》杂志网络版上。 |
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