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三體的觀測情況

2014年1月,壹個國際天文學家小組利用美國國家科學基金會(NSF)所屬格林班克射電望遠鏡發現壹個奇特的“三體”恒星系統,這個系統中包含兩顆白矮星以及壹顆擁有超高密度的脈沖星。

脈沖星是中子星的壹種,隨著它們的高速自轉,它們發出的無線電波會像大海中的燈塔壹樣周期性地掃過周圍空間。此次發現的這顆脈沖星距離地球約4200光年,自轉速度是每秒366圈。這類脈沖星被歸類為“毫秒脈沖星”,天文學家們利用這類天體作為研究多種現象的精確計時工具,其中包括搜尋難覓蹤跡的引力波。

後續的觀測發現這顆脈沖星旁邊還存在壹顆白矮星,它們在軌道上相互繞轉,而這對“雙星”本身又在更遠的距離上圍繞另外壹顆白矮星運轉。

西肯塔基大學天文學家傑森·博伊爾(Jason Boyles)最早在2012年在利用格林班克望遠鏡開展大範圍巡天觀測並搜尋脈沖星的過程中最先發現了這顆脈沖星目標,當時他還是該校的研究生。

研究人員利用格林班克望遠鏡,位於波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡,以及位於荷蘭的綜合孔徑射電望遠鏡開展了密集的觀測研究工作。科學家們還調用了來自斯隆數字巡天(SDSS),GALEX衛星,亞利桑那基特峰WIYN望遠鏡,以及斯皮策空間望遠鏡的數據。

在三體系統中,每個成員感受到來自其它成員的引力擾動是非常純凈且強烈的。毫秒脈沖星提供了壹個強有力的測量工具,可以非常精確地被用於對擾動進行測量。

等效原理(equivalence principle),尤其是強等效原理,在廣義相對論的引力理論中居於極重要的地位,根據強等效原理,稍遠處外側的那顆白矮星產生的引力影響,對於內側的兩顆星,即壹顆中子星和壹顆白矮星所產生的影響應當是壹樣的。而如果在這壹極端情形下強等效原理失效,那麽外側那顆白矮星對內側的中子星和白矮星施加的引力影響應當會存在輕微的差異,而高精度的脈沖星計時測量將能很輕易的顯示出這壹點。

通過對這顆脈沖星發出的脈沖周期進行精確計時,研究者能夠判斷強等效原理是否出現了失效,測量的精度將會比此前進行過的任何測量都要高出幾個數量級。