美科学家在中子星附近观测到时空扭曲(图)

据国外媒体报道，美国的科学家们近日称，他们最近在中子星附近成功地观测到了时空扭曲现象，这再次证明了爱因斯坦时空扭曲理论的正确性。

美国宇航局和密歇根大学的天文学家们称，在中子星周围观测到一些铁气体的线形拖尾，证明的确存在时空扭曲，并称可以据此推算出天体的大小限度。美国宇航局戈达德太空飞行中心和马里兰大学的研究小组成员苏蒂普-巴塔查耶表示，由于科学家们曾在黑洞甚至地球周围观测到过同样的扭曲，因此次此发现并非惊人之事，然而它对于解答物理学的基本问题意义重大。巴塔查耶说：“这属于基础物理学范畴，在中子星中心可能存在着各种奇异的粒子或物态，如夸克物质，由于我们无法在实验室进行模拟实验，因此找出答案的唯一方法就是去了解中子星。”

中子星是一种密度极高的恒星，它相当于把有比太阳还重的物质压进一颗城市大小的球体中，几茶杯中子星物质的重量就可以超过珠穆朗玛峰。天文学家们用这些碎裂的中子星作为天然实验室，研究物质是如何在极端的自然界压力中被紧密挤压的。然而，在开始着手解开隐藏在这些衰减中子星之下的谜之前，科学家们必须非常精准地测量出它们的直径和质量。在目前进行的两项研究中，天文学家们使用了欧洲太空总署的XMM-牛顿X射线天文台和日本/美国宇航局的朱雀X 射线天文台，对3对双中子星进行了观察测量，它们分别是巨蛇座X-1，GX349+2和4U 1820-30。科学家们还研究了炙热的铁原子发出的
光谱线，这些铁原子在中子星表面上方急速旋转形成圆盘状，旋转速度高达40%光速。

通常来说，测量到的过热的铁原子光谱线应有均匀对称的峰值。然而，天文学家们的测量结果却显示出了歪斜的峰值，这意味着出现了相对论效应的扭曲。他们认为，气体的飞速运动(和相对强大的地心引力)导致了光谱线的扭曲，形成更长波长的拖尾。同时，这些测量工作使得科学家们可以判定恒星的最大尺寸。密歇根大学的XMM牛顿研究小组成员爱德华-卡克特说：“我们看到铁气体就在中子星表面外部飞速旋转，由于该圆盘内部显然不可能比中子星表面绕行更紧密，因此这些测量使我们可以确定中子星直径的最大尺寸。根据我们估算，中子星直径最大不过20.5英里(33公里)。”

爱因斯坦提出的广义相对论是现代物理学的奠基石，其要义是两个物体间之所以存在引力，是因为重力场使四维时空发生扭曲。1919年发生日食时的观测结果证实太阳的重力使星光弯曲。1976年，美国宇航局的重力探测A计划，把一个原子钟送入离地1万公里的太空中，证实了爱因斯坦提出的重力会使时间慢下来的推测。理论上说，可以通过监视绕地球运行的一个陀螺仪的转轴位置来验证时空扭曲的发生。在确定了参考
星座后，如果发生时空扭曲，那么陀螺仪的转轴和参考星座的方向关系就会发生改变。根据牛顿力学原理，一个陀螺仪和一个参考星座方向对齐后，如果没有外力干扰，就会始终保持对齐。但是根据爱因斯坦理论，由于地球自转和重力场引起的时空扭曲会造成陀螺仪和参考星座的相对方向发生改变。

在8月1日出版的《天体物理通讯杂志》上，已经发表了XMM牛顿研究小组的论文，其它相关论文也将在该杂志上陆续发表。