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03 太阳系外的引力测验(第5页)

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计划和修建像平方千米阵这样的巨型项目需要很长时间。

但在2020年它开始接收数据以后,人们将可以利用它进行一些前所未有的实验。

为了研究引力,最重要的实验之一就是观测大量脉冲星。

首先,平方千米阵很可能会发现大量新的脉冲双星系统,我们可以按照前一节的方式利用它们研究引力。

其次,平方千米阵可能会发现成百上千的微秒级脉冲星(midpulsars,它们1秒能完成百万次自转)。

通过仔细测量它们发射的信号,平方千米阵甚至能够直接测出经过我们这里的长波引力波。

也就是说,平方千米阵可以看作一个巨型引力波探测器。

天文学家们期望利用平方千米阵做的引力效应观测将比太阳系内观测精确100倍。

这会是巨大的进步。

现在,脉冲双星观测的精确度刚刚开始超越太阳系内观测,平方千米阵开始成为最佳的引力测验工具。

除了在这方面具有优越性之外,平方千米阵还具有更多令人期待的潜力。

其中之一就是利用它去探测引力在极大尺度宇宙范围内的效应。

我将在第5章回到这一课题。

另一方面是它可能发现围绕黑洞公转的脉冲星系统。

黑洞具有宇宙中最强的引力场,它由恒星不可逆转的剧烈坍缩形成。

脉冲星和黑洞组成的双星系统应该非常稀少,但如果它们真的存在,平方千米阵就有机会发现它们。

这一类系统将提供在最极端环境下验证引力的可能,它是一个非常激动人心的构想。

在不远的将来,人们有理由对太阳系外引力试验充满希望。

原因在于最近发现的一种新脉冲星系统。

2014年,一组天文学家宣布他们发现一个一颗脉冲星绕着两颗白矮星公转的系统。

他们把这个三体系统称为PSRJ0337+1715。

三体系统的公转轨道比两体系统存在丰富得多的可能性,而且看上去这些轨道的结构还可以划分等级,也就是说,脉冲星绕着其中一颗白矮星做闭合轨道公转,而另一颗白矮星以很远的距离绕着这两颗星公转。

人们发现外面这颗白矮星的存在加速了里面这对天体的公转速度。

三体系统是研究强引力物理的新“实验室”

我们可以期待,包括平方千米阵在内的新的望远镜会帮助我们研究脉冲双星和脉冲三星系统。

天文学家们甚至可能利用它们看到参考系拖曳现象(详见第2章的描述),也就是旋转星体拖着空间本身转动的效应。

这些观测不仅可以用来研究引力物理,还能让天文学家们了解中子星内部物质的特性。

如果这些构想成真的话,我们将能够研究密度高达万亿千克每立方厘米的物质。

[1] 即下文提到的电子压。

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