扫雷群广义相对论通过了由一对极端恒星设定的一系列精确测试
在阿尔伯特·爱因斯坦提出引力理论100多年后，世界各地的科学家继续努力寻找广义相对论的缺陷。任何偏离广义相对论的观测都将成为一项重大发现，它将为我们打开一扇窗，让我们了解超越目前对宇宙的理论理解的新物理学。
宇宙测试:这张图片是双脉冲星系统PSR j0737 - 3039a /B的艺术表现，在这张图片中，两个活跃的脉冲星围绕彼此运行的时间仅为147分钟。这些密度极高的中子星的轨道运动导致了许多相对论效应，包括时空波的产生。这些引力波将能量从星系中带走，导致星系每天收缩7毫米(!)。相应的测量结果与广义相对论的预测一致，精度为0.013%。
?Michael Kramer / MPIfR
来自德国波恩的马克斯·普朗克射电天文研齐齐哈尔新增无症状究所(MPIfR)的研究团队负责人迈克尔·克雷默说:“我们研究了一个紧凑恒星系统，这是一个无与伦比的实验室，可以在非常强的引力场存在下测试引力理论。”让我们高兴的是，我们能够测试爱因斯坦理论的基石——引力波所携带的能量，其精度是诺贝尔奖得主赫尔斯-泰勒脉冲星的25倍，是目前引力波探测器可能达到的精度的1000倍。”他解释说，这些观察结果不仅与理论一致，“而且我们还能够看到以前没有研究过的效应”。
来自温哥华不列颠哥伦比亚大学的英格丽德·斯泰尔斯举了个例子:“我们跟踪从宇宙灯塔、脉冲星发射出的射电光子的传播，并跟踪它们在伴星强引力场中的运动。
我们第一次看到，由于伴星周围强烈的时空曲率，光是如何被延迟的，而且我们还可以探测到，光被偏转了一个0.04度的小角度。以前从未在如此高的时空曲率下进行过这样的实验。”
这个被称为“双脉冲星”的宇宙实验室是2003年由研究小组成员发现的。它由两颗射电脉冲星组成，它们以大约100万公里/小时的速度围绕对方运行，运行时间仅为147分钟。其中一颗脉冲星的自转速度非常快，大约为每秒44次。这个伴星很年轻，旋转周期为2.8秒。它们围绕彼此的运动可以作为一个近乎完美的重力实验室。
澳大利亚国家科学与工业研究组织(CSIRO)的迪克·曼彻斯特(Dick Manchester)解释说:“像这样的紧凑物体的快速轨道运动——它们的质量比太阳大30%，但直径只有24公里——使我们能够测试广义相对论的许多不同预测——总共7个!”除了引力波，我们的精度还允许我们探测光传播的影响，比如所谓的“夏皮罗延迟”和光弯曲。我们还测量了“时贪玩娱乐间膨胀”的效应，它使时钟在引力场中运行得更慢。
在考虑快速旋转的脉冲星发出的电磁辐射对轨道运动的影响时，我们甚至需要考虑爱因斯坦著名的方程E=mc2。这种辐射相当于每秒损失800万吨的质量!虽然这看起来很多，但它只是脉冲星每秒质量的很小一部分——千万亿分之三。”
研究人员还以百万分之一的精度(!)测量了轨道改变方向的情况，这是一种相对论效应，也是众所周知的水星轨道效应，但在这里要强14万倍。他们意识到，在这种精度水平上，他们还需要考虑脉冲星旋转对周围时空的影响，这些时空被旋转的脉冲星“拖曳”着。来自MPIfR的Norbert Wex是这项研究的另一位主要作者，他解释道:“物理学家称这为lse - thirring效应或帧拖拽。在我们的实验中，这意味着我们需要把脉冲星的内部结构看作中子星。因此，我们的测量首次允许我们使用精确跟踪中子星旋转的技术，我们称这种技术为脉冲星计时，以限制中子星的扩展。”
脉冲星计时技术与该系统的精细干涉测量相结合，以高分辨率成像确定其距离，结果为2400光年，误差范围只有8%。来自澳大利亚斯威本大学的团队成员Adam fDeller负责这一部分的实验，他强调说:“不同互补的观察技术的结合增加了实验的极端价值。在过去，类似的研究常常因对这些系统的距离了解有限而受到阻碍。”但在这里，情况并非如此，除了脉冲星计时和干涉测量法之外，星际介质所产生的效应也被仔细地考虑在内。加州大学圣迭戈分校的比尔·科尔斯对此表示赞同:“我们收集了所有可能的关于该系统的信息，并得出了一幅完美一致的图像，其中涉及到许多不同领域的物理，如核物理、重力、星际介质、等离子体物理等。这很不寻常。”
高仿gucci手表“我们的结果很好地补充了其他实验研究，这些研究在其他条件下测试重力，或看到不同的效果，如引力波探测器或事件地平线望远镜。它们还补充了其他脉冲星实验，比如我们对三颗恒星系统中的脉冲星进行的计时实验，这为自由落体的普遍性提供了一个独立的(而且非常好的)测试，”同样来自MPIfR的保罗·弗莱雷说。
Michael Kramer总结道:“我们已经达到了前所未有的精确水平。未来用更大的望远镜进行的实验可以而且将会走得更远。我们的工作表明了这种实验需要采用的方式，以及现在需要考虑哪些微妙的影响。也许有一天，我们会发现一个偏离广义相对论的现象……”