时空竟围绕一颗死去恒星旋转,证明爱因斯坦预言成真

图为双星系统PSR J1141-6545中不断旋转的白矮星产生的参考系拖曳现象概念图。

卫星实验已经在地球自转的引力场中检测到了参考系拖曳现象，但这种效应极其微弱，很难测量。在白矮星和中子星等质量更大、引力场更强的天体周围，观察到这种现象的机会应该更大。

科学家将目标瞄准了PSR J1141-6545，一颗质量约为太阳1.27倍的年轻脉冲星。它位于苍蝇座中，靠近著名的南十字座，距地球约1万至2.5万光年。

脉冲星是一种快速旋转的中子星，会沿着磁极的方向向外发射射电波。（中子星是恒星在超新星爆发等剧烈爆炸中死去后留下的遗骸，其引力极大，足以将质子与电子挤压在一起、形成中子。）

脉冲星PSR J1141-6545围绕一颗质量与太阳差不多的白矮星旋转。白矮星是中等体积的恒星耗尽燃料死去后留下的内核部分，密度极大，体积则与地球差不多。我们的太阳有朝一日也会变成一颗白矮星，银河系中超过90%的恒星也会如此。

该脉冲星围绕白矮星旋转的轨道非常短，且公转速度高达每小时1百万公里，不到5小时便可转完一圈。轨道距白矮星非常近，距离最大处仅比太阳直径稍大一些。

在过去近20年间，研究人员一直在利用澳大利亚的帕克斯天文台和UTMOST射电望远镜测量该脉冲星发出的脉冲到达地球的时间，精确度在100微秒以内。他们借此发现，该脉冲星和白矮星围绕彼此旋转的方式发生了长期偏移。

在排除了其它可能的原因后，科学家们总结认为，该现象是参考系拖曳效应导致的：快速旋转的白矮星对时空造成了拖曳作用，进而导致脉冲星轨道的朝向渐渐发生了变化。根据参考系拖曳的程度，研究人员计算得出，这颗白矮星每小时会围绕轴线自转30次。

此前的研究显示，这颗白矮星形成的时间比脉冲星要早。该理论模型预测道，在形成脉冲星的那次超新星爆发发生前，该脉冲星的前体已经在约16000万年的时间里，向白矮星倾倒了相当于2万个地球那么重的物质，加快了白矮星的旋转速度。

“在PSR J1141-6545系统中，脉冲星比白矮星要年轻，这样的系统相当罕见。”研究人员指出，此次新研究“证实了一条约20年前提出的、有关此类双星系统如何形成的假说”。

研究人员指出，他们利用参考系拖曳现象，进一步了解了引发该现象的那颗不断旋转的恒星。未来他们还可以利用类似技术分析双中子星系统，进一步了解它们的内部组成。“我们观察双中子星系统已经有50多年了，但依然毫无头绪。”研究人员表示，“中子星内部的物质密度远高于能在实验室中实现的密度，因此如果能将该技术用来研究双中子星系统，我们一定能学到许多全新的物理知识。”

详细的研究结果已发表在1月30日的在线版《科学》期刊上。