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03 太阳系外的引力测验(第4页)

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让我们从PSRB1534+12开始。

它的学名告诉我们这一脉冲双星系统发现于1993年之前。

这一系统引人注目的是,在我们看来它差不多完全是侧向的。

也就是说,我们的视线几乎完全和这一系统的轨道平面重合。

这一方向的时间延迟效应最强,因为在某些时候天文学家们观测到的脉冲星射电信号在传播途中会非常接近伴星。

脉冲星的脉冲非常强,而且很窄,这使它们成为非常好的时钟。

不幸的是,我们并不能非常准确地测量地球到这一系统的距离,这限制了用它来测验引力的精确度。

直到今天,和赫尔斯-泰勒系统比起来,我们也没有从它身上了解更多关于引力的信息。

另一个非常有趣的脉冲双星系统是PSRJ1738+0333。

人们发现这一系统的脉冲星绕着一颗白矮星旋转(白矮星是中子星的老大哥,详见本节前文的介绍)。

这类系统的特殊之处在于:两个天体迥然相异。

因此我们可以利用它来做关于引力的新实验。

爱因斯坦理论指出,引力波对两个天体是否相似这一点并不敏感,而其他的引力理论则预测引力波对两个天体是敏感的。

我们可以测量PSRJ1738+0333这类系统中引力波带走的能量,从而验证爱因斯坦的理论。

如果爱因斯坦是错的,那么我们将看到PSRJ1738+0333以非常高的损失率损失能量。

到目前为止,我们并没有看到这一异常,所以爱因斯坦的理论再一次得到了证实。

然而,2006年以前最令人兴奋的系统当属PSRJ0737-3039AB。

这一系统发现于2003年,它拥有一系列令人难以置信的性质。

这一系统的两颗中子星都是脉冲星,人们把它叫双脉冲星(thedoublepulsar),这使它在所有系统中独树一帜。

这一系统不再仅仅是拥有一个产生引力场的大质量天体,而是两个天体都会辐射脉冲,这使我们能前所未有地利用两个天体的轨道来研究引力。

除此之外,这两颗脉冲星还在以极高的速度自转(即使是以双中子星的标准而言),并且这一系统也是侧向的。

这些性质综合到一起,使得这一系统的相对论引力效应非常之强,强到2008年其中一颗脉冲星的进动过远,以至于我们都观测不到它的脉冲了。

现在,我们不再需要花上几十年才能观测到爱因斯坦引力理论产生的效应了,有了脉冲双星系统,这一过程需要几年时间。

PSRJ0737-3039AB提供了比赫尔斯-泰勒系统更好的证据证实引力波的存在。

由于两颗脉冲星都是可见的,这一系统能提供六种方法来测量引力场,而赫尔斯-泰勒系统只有三种。

在这一系统中,确定了两颗中子星的质量后,我们还有四种互相独立的实验来测试引力。

爱因斯坦的引力理论将再一次大获全胜。

未来

虽然太阳系系外引力系统的观测已经给我们带来了惊人的发现,但未来仍旧值得期待。

我们之所以如此乐观,是因为人们正在修建新一代的望远镜,其中最大的叫做平方千米阵(SquareKilometreArray,缩写为SKA)。

平方千米阵能接收非常遥远的信号源发射的射电辐射,它将成为地球上最大规模的望远镜。

平方千米阵由几千个射电天线组成,覆盖包括非洲南部、澳大利亚和一些其他撒哈拉以南国家,面积有几千平方千米。

这一望远镜的接收面积(所有射电天线面积加起来)高达100万平方米,它的灵敏度将比已有的射电望远镜高50倍,其配套的计算机网络系统带宽比现有所有因特网加起来还大。

平方千米阵的预算估计为20亿欧元,由澳大利亚、新西兰、加拿大、中国、印度、南非、意大利、瑞典、荷兰、英国和德国资助。

平方千米阵在任何层面上来讲都是一个里程碑。

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