美科學家在中子星附近觀測到時空扭曲(圖)

據國外媒體報導，美國的科學家們近日稱，他們最近在中子星附近成功地觀測到了時空扭曲現象，這再次證明了愛因斯坦時空扭曲理論的正確性。

美國宇航局和密歇根大學的天文學家們稱，在中子星周圍觀測到一些鐵氣體的線形拖尾，證明的確存在時空扭曲，並稱可以據此推算出天體的大小限度。美國宇航局戈達德太空飛行中心和馬里蘭大學的研究小組成員蘇蒂普-巴塔查耶表示，由於科學家們曾在黑洞甚至地球周圍觀測到過同樣的扭曲，因此次此發現並非驚人之事，然而它對於解答物理學的基本問題意義重大。巴塔查耶說：「這屬於基礎物理學範疇，在中子星中心可能存在著各種奇異的粒子或物態，如夸克物質，由於我們無法在實驗室進行模擬實驗，因此找出答案的唯一方法就是去瞭解中子星。」

中子星是一種密度極高的恆星，它相當於把有比太陽還重的物質壓進一顆城市大小的球體中，幾茶杯中子星物質的重量就可以超過珠穆朗瑪峰。天文學家們用這些碎裂的中子星作為天然實驗室，研究物質是如何在極端的自然界壓力中被緊密擠壓的。然而，在開始著手解開隱藏在這些衰減中子星之下的謎之前，科學家們必須非常精準地測量出它們的直徑和質量。在目前進行的兩項研究中，天文學家們使用了歐洲太空總署的XMM-牛頓X射線天文臺和日本/美國宇航局的朱雀X 射線天文臺，對3對雙中子星進行了觀察測量，它們分別是巨蛇座X-1，GX349+2和4U 1820-30。科學家們還研究了炙熱的鐵原子發出的
光譜線，這些鐵原子在中子星表面上方急速旋轉形成圓盤狀，旋轉速度高達40%光速。

通常來說，測量到的過熱的鐵原子光譜線應有均勻對稱的峰值。然而，天文學家們的測量結果卻顯示出了歪斜的峰值，這意味著出現了相對論效應的扭曲。他們認為，氣體的飛速運動(和相對強大的地心引力)導致了光譜線的扭曲，形成更長波長的拖尾。同時，這些測量工作使得科學家們可以判定恆星的最大尺寸。密歇根大學的XMM牛頓研究小組成員愛德華-卡克特說：「我們看到鐵氣體就在中子星表面外部飛速旋轉，由於該圓盤內部顯然不可能比中子星表面繞行更緊密，因此這些測量使我們可以確定中子星直徑的最大尺寸。根據我們估算，中子星直徑最大不過20.5英里(33公里)。」

愛因斯坦提出的廣義相對論是現代物理學的奠基石，其要義是兩個物體間之所以存在引力，是因為重力場使四維時空發生扭曲。1919年發生日食時的觀測結果證實太陽的重力使星光彎曲。1976年，美國宇航局的重力探測A計畫，把一個原子鐘送入離地1萬公里的太空中，證實了愛因斯坦提出的重力會使時間慢下來的推測。理論上說，可以通過監視繞地球運行的一個陀螺儀的轉軸位置來驗證時空扭曲的發生。在確定了參考
星座後，如果發生時空扭曲，那麼陀螺儀的轉軸和參考星座的方向關係就會發生改變。根據牛頓力學原理，一個陀螺儀和一個參考星座方向對齊後，如果沒有外力干擾，就會始終保持對齊。但是根據愛因斯坦理論，由於地球自轉和重力場引起的時空扭曲會造成陀螺儀和參考星座的相對方向發生改變。

在8月1日出版的《天體物理通訊雜誌》上，已經發表了XMM牛頓研究小組的論文，其它相關論文也將在該雜誌上陸續發表。