目前已知最精確的時鐘

從本質(zhì)上說，脈沖星基本就是一顆巨大的原子核。一般認(rèn)為它們可能擁有一層薄薄的大氣層，厚度不超過10厘米。其中的主要成分則是氦，氫和碳，而其最外側(cè)的“地殼”的主要成分則是鐵。而如果你繼續(xù)向其內(nèi)部進(jìn)發(fā)，那里的物質(zhì)密度將變得更高，是幾乎完全由中子組成的奇異物質(zhì)。當(dāng)然，這些都只是理論模型得到的結(jié)論，根本不可能登陸或鉆進(jìn)一顆脈沖星開展實(shí)地考察。

然而毫秒脈沖星可以為我們提供線索。它們發(fā)出的脈沖信號讓天文學(xué)家們可以精確測定它們的軌道并據(jù)此定出它們的質(zhì)量，而這一數(shù)據(jù)是理論學(xué)家們限定并提出新模型和假想理論的基礎(chǔ)。在整個宇宙中，除了這里你找不到其他具備如此高的密度和壓力環(huán)境的地方。對于物理學(xué)家們而言，脈沖星就是開展極端條件物理實(shí)驗的天然實(shí)驗室，甚至可能在這里找到全新的物質(zhì)形態(tài)。

赫塞爾斯說：“這簡直是一個奇跡：在宇宙中竟會存在這樣的天體，能夠讓我們?nèi)ド孀阄锢韺W(xué)中一些原本根本無法觸及的領(lǐng)域�！�

宇宙中最精確的時鐘

檢驗愛因斯坦的理論

這樣的領(lǐng)域就包括引力本身。愛因斯坦的廣義相對論將引力描述為時空的扭曲，并且在那之后，這一理論預(yù)測已經(jīng)經(jīng)受住了一次又一次的實(shí)踐檢驗。然而在脈沖星附近的超高密度物質(zhì)以及超強(qiáng)引力場環(huán)境下，廣義相對論是否仍然有效？要知道唯一能夠在密度和引力強(qiáng)度上超越中子星的就只剩下黑洞了。而要想找出這個問題的答案，研究人員就必須對來自脈沖星的信號進(jìn)行分析。

近期，赫塞爾斯所在的一個研究組發(fā)現(xiàn)了一個位于三星系統(tǒng)內(nèi)的毫秒脈沖星。這個系統(tǒng)中除了這顆脈沖星之外，另外兩個成員都是白矮星——同樣是恒星爆發(fā)衰亡之后的遺骸，與中子星之間的差異就在于形成白矮星的恒星質(zhì)量不如形成中子星的恒星質(zhì)量那么大。這種奇異的組合提供了檢驗廣義相對論的一個絕佳機(jī)會：等效原理。

等效原理是愛因斯坦廣義相對論中的一項核心原則，其可以簡單地表述為：引力對于任何人和任何事物都是等效的�；蛟S其中最有名的案例便是1971年美國宇航員戴夫·斯科特(Dave Scott)在月面上利用一把錘子和羽毛進(jìn)行的一項自由落體實(shí)驗。實(shí)驗的結(jié)果當(dāng)然是這兩者同時落到月面上，從而證明了月球引力作用對于這兩個物體產(chǎn)生的作用是相同的。與之相似的，研究人員想要了解在這一特殊的三星系統(tǒng)內(nèi)，其中一顆白矮星對脈沖星施加的引力作用是否與另外一顆白矮星對脈沖星施加的引力作用是相同的。目前這項研究工作還尚未開始進(jìn)行，但他們表示一旦開展，這將是迄今對于等效原理最為精確的一次檢驗。

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