【正見新聞網2014年01月08日】
近日一個國際天文學家小組利用美國國家科學基金會(NSF)所屬格林班克射電望遠鏡發現一個奇特的“三體”恆星系統，這個系統中包含兩顆白矮星以及一顆擁有超高密度的脈衝星。這一發現或將幫助科學家們了解物理學中的一個基本問題，即引力的本質。
脈衝星是中子星的一種，隨著它們的高速自轉，它們發出的無線電波會像大海中的燈塔一樣周期性的掃過周圍空間。此次發現的這顆脈衝星距離地球約4200光年，自轉速度是每秒366圈。這類脈衝星被歸類為“毫秒脈衝星”，天文學家們利用這類天體作為研究多種現象的精確計時工具，其中包括搜尋難覓蹤跡的引力波。
後續的觀測發現這顆脈衝星旁邊還存在一顆白矮星，它們在軌道上相互繞轉，而這對“雙星”本身又在更遠的距離上圍繞另外一顆白矮星運轉。
西肯塔基大學天文學家傑森·博伊爾(Jason Boyles)最早在2012年在利用格林班克望遠鏡開展大範圍巡天觀測並搜尋脈衝星的過程中最先發現了這顆脈衝星目標，當時他還是該校的研究生。他說：“在發現這顆脈衝星之後我們開展了有規律的後續觀測，試圖了解其一些參數。隨後我們在對其自轉速度進行精密測定時發現它擁有一個複雜的軌道，這一情況只能用兩顆白矮星的存在來解釋。”
另一名研究人員洛裡密爾(Lorimer)表示：“這一三星系統為我們提供了遠比以往任何案例都更好的天然實驗室，從而讓我們有機會觀察一個三體系統究竟是如何運行的，甚至還將有望讓我們進行物理學中處在極端環境下對愛因斯坦廣義相對論的檢驗。”
於是研究人員利用格林班克望遠鏡，位於波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡，以及位於荷蘭的綜合孔徑射電望遠鏡開展了密集的觀測研究工作。科學家們還調用了來自斯隆數字巡天(SDSS)，GALEX衛星，亞利桑那基特峰WIYN望遠鏡，以及斯皮策空間望遠鏡的數據。
項目組成員麥克萊琳表示：“這個系統中每隔成員感受到來自其它成員的引力擾動是非常純淨且強烈的。這顆毫秒脈衝星為我們提供了一個強有力的測量工具，可以非常精確地被用於對這些擾動進行測量。”
對這一“三體”系統開展研究所運用的方法原理可以追溯到牛頓在對地球-月球-太陽系統進行研究的時代，還加入了後來愛因斯坦對引力本質的深邃洞察，當然後者需要用到非常精確的測量手段。這一系統給了科學家們一個絕好的機會來檢驗對一項基本原理是否存在違反情形，即所謂“等效原理”。該原理指出，引力對一個物體的作用不取決於該物體的本質或其內部結構。
物理學家蘭森(Ransom)表示：“儘管迄今為止愛因斯坦的廣義相對論已經被無數的實驗所驗證，但它仍然無法與量子理論相互兼容。因此物理學家們預言在極端環境下廣義相對論可能將會失效。而這一獨特的，由緻密星體構成的三體系統則為我們提供了這樣一個機會，來觀察對等效原理其中一個特定形式，即所謂‘強等效原理’是否存在違反情形。”
等效原理(equivalence principle)，尤其是強等效原理，在廣義相對論的引力理論中居於極重要的地位，根據強等效原理，稍遠處外側的那顆白矮星產生的引力影響，對於內側的兩顆星，即一顆中子星和一顆白矮星所產生的影響應當是一樣的。而如果在這一極端情形下強等效原理失效，那麼外側那顆白矮星對內側的中子星和白矮星施加的引力影響應當會存在輕微的差異，而高精度的脈衝星計時測量將能很輕易的顯示出這一點。
項目成員斯特爾斯(Stairs)表示：“通過對這顆脈衝星發出的脈衝周期進行精確計時，我們將能夠判斷強等效原理是否出現了失效，我們測量的精度將會比此前進行過的任何測量都要高出幾個數量級。”他說：“如果我們能找到一個違背強等效原理的案例，那將指引我們往正確的道路上前進，並最終找出新的，對現有引力理論的改進版本。”