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這場持續(xù)16年的實驗讓廣義相對論的有效性達(dá)到了一個新的水平

發(fā)布時間:2025-10-27閱讀(2)

該團隊公布了他們16年來的觀測數(shù)據(jù),引力學(xué)界一直在等待這一更新,因為較早的一項研究(僅基于2.5年的數(shù)據(jù))表明,脈沖星對是強場引力的一個極好試驗臺。新的擴展數(shù)據(jù)集并沒有讓人失望,它不僅將先前引力測試的精度提高了幾個數(shù)量級,而且還啟用了一些新的測試。愛因斯坦的廣義相對論以優(yōu)異的成績通過了所有這些挑戰(zhàn)。

當(dāng)脈沖星位于雙星系統(tǒng)中時,射電望遠(yuǎn)鏡的脈沖到達(dá)時間會被雙星的軌道運動以一種特有的方式改變。在數(shù)年到數(shù)十年的過程中,對這些到達(dá)時間進行精確測量,可以檢測到軌道運動的微小變化。例如,對赫爾斯-泰勒脈沖星(第一個已知的包含脈沖星的雙星)的觀測揭示了軌道半徑的縮小和公轉(zhuǎn)的加速,這是軌道能量被引力波輻射損失的證據(jù)。

雙脈沖星觀測最重要的結(jié)果是對愛因斯坦廣義相對論中描述引力波發(fā)射造成能量損失的四極公式的檢驗。為了提高引力波能量損失的精確度,最新觀測結(jié)果校正了脈沖星相對于太陽運動的影響以及脈沖星電磁輻射損失導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)減慢,最后的精度比獲得諾貝爾獎的赫爾斯-泰勒脈沖星高25倍,比LIGO探測到的中子星碰撞高1000倍。

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除了四極公式測試,研究團隊還顯著提高了其他引力測試的精度,比如夏皮羅延遲效應(yīng)測試,即彎曲的時空使無線電信號傳播更長時間。此外,該團隊還進行了在雙脈沖星上從未進行過的相對論測試,例如,他們測量了軌道的相對論變形、脈沖星自轉(zhuǎn)與其軌道運動之間的相對論自旋軌道耦合,以及脈沖星彎曲時空中的無線電信號偏轉(zhuǎn)。所有的測量結(jié)果都完美地符合愛因斯坦廣義相對論的預(yù)測。

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