脉冲星的伴星转速有多快？时空的扭曲程度会告诉你

爱因斯坦的相对论有许多奇怪的结果，对于那些高速旅行的人来说，时间走得更慢，而像太阳这样巨大的物体会扭曲他们所在的时空，导致光在他们周围“弯曲”。

在这个艺术家的概念中，一颗白矮星(较大的物体)扭曲并拖拽着它周围的时空，影响了它的中子星同伴的轨道。ESO/L. Calçada

但最有趣的一个概念是框架拖动，当一个巨大的物体旋转时，它会像裙子绕着旋转的舞蹈家旋转一样，绕着时空打转，这种效应在地球这样的物体周围比较小，但在更大的、快速旋转的物体周围就会被放大，现在，天文学家已经使用框架拖曳效应来进行一些以前不可能的真实世界的测量，他们测量了一颗白矮星的旋转速度，确认了先前关于其独特历史的线索，他们的研究发表在1月31日的《科学》杂志上。

这颗特殊的白矮星(一颗类太阳恒星的残余)是一个名为PSR J1141-6545的双星系统的一部分，它位于南方的苍蝇星座，这是一个不同寻常的系统，快速旋转的白矮星伴随着一颗中子星(一颗质量超过太阳8倍的恒星变成超新星后留下的残余)。

在这两颗行星中，白矮星首先形成，脉冲星随后形成，在这两个事件之间，来自恒星的质量最终会爆炸，产生脉冲星流到白矮星上，导致它比其他情况下旋转得更快。

白矮星旋转的速度到底有多快？研究人员说，这很难测量，因为这些微小的残留物太微弱，天文学家无法用他们通常的方法来测量恒星的旋转。但是这些信息是值得追踪的：“测量这种旋转是对我们的二元系统进化模型的一个重要测试，”该研究的合著者、丹麦奥尔胡斯大学的托马斯·陶里斯在一份新闻稿中说。

一个天体秒表

幸运的是，白矮星并不是这个星系中唯一的特殊天体。中子星也是一颗脉冲星，这意味着它在自转时，从两极向太空发射辐射。当这些光束经过地球时，科学家们用射电望远镜探测到它们。根据每次脉冲到达的时间，研究人员可以确定脉冲星旋转的速度以及它在空间中的移动方式。

事实证明，这包括确定脉冲星穿过的时空是如何受到影响的，因为它的白矮星伴星在它旋转的过程中产生了一个旋转的时空漩涡。然后，研究小组利用脉冲星在旋转时空中的运动来研究白矮星的旋转速度。

扭曲的时空

科学家通过观察地球周围卫星的轨道如何随时间变化来测量地球周围的框架拖曳力，我们无法将卫星送入白矮星的轨道，因此研究小组计算出，自脉冲星系统被发现以来的20年里，框架拖曳应该导致脉冲星轨道进动或改变多少。(旋进有点像绕着手臂旋转呼拉圈——呼拉圈离手臂最近、最远的地方可以改变，即使呼拉圈的形状和大小不会改变。)

他们使用原子钟来精确地测量脉冲星的光点时间，从而确定脉冲星的轨道已经进动了大约93英里(150公里)。从这个变化中，他们终于能够计算出白矮星的旋转:大约每100秒一次。

“在这里，阿尔伯特·爱因斯坦给了我们一个工具，我们现在可以用它来发现更多关于脉冲星及其伴星的信息，”来自澳大利亚斯文本大学的合著者马修·贝尔斯说。

这一速度证实了白矮星在它的伴星上拉动了质量，并在脉冲星形成之前旋转起来。这给了研究人员更多关于这个系统的信息，以及它是如何形成的，也为其他类似的系统提供了线索。

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