脈沖雙星是指兩顆中子星，其中一顆是脈沖星，它們沿著軌道相互繞行形成的雙星系統(tǒng)。目前已知的脈沖雙星有120個(gè)。脈沖雙星的概念不僅限于此，也可以用于描述圍繞其他恒星旋轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)。然而，“脈沖雙星”這個(gè)詞通常專指最早被發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星，即PSR 1913+16。
歷史發(fā)現(xiàn)
脈沖雙星PSR1913+16是由馬薩諸塞大學(xué)的羅素·胡爾斯（Russell Hulse）和J.H.泰勒（Joseph Taylor）于1974年使用位于波多黎各的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。胡爾斯當(dāng)時(shí)是一名研究生，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的日常運(yùn)作，而泰勒是項(xiàng)目的總體負(fù)責(zé)人。他們的發(fā)現(xiàn)對(duì)于驗(yàn)證阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論具有重要意義，并因此在1993年共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
物理特性
脈沖雙星PSR1913+16最初是在1974年8月2日被探測(cè)到的一個(gè)微弱信號(hào)所揭示的。這個(gè)信號(hào)的周期極短，僅為0.059秒，是當(dāng)時(shí)已知的第二快的脈沖星。直到8月25日，胡爾斯才能使用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的觀測(cè)。他們發(fā)現(xiàn)，這顆脈沖星的周期并不穩(wěn)定，每天都有顯著的變化。到了1974年9月初，胡爾斯意識(shí)到這些變化實(shí)際上是周期性的，并且可以用脈沖星在其伴星周?chē)?a href="/hebeideji/7253330259839205388.html">多普勒效應(yīng)來(lái)解釋。泰勒加入研究團(tuán)隊(duì)后，他們確定了脈沖星繞其伴星運(yùn)動(dòng)的軌道周期為7小時(shí)45分鐘，最高速率為300公里每秒，平均速度約為200公里每秒。這意味著脈沖星和伴星之間的平均距離大約等于太陽(yáng)的半徑，整個(gè)雙星系統(tǒng)剛好能容納在太陽(yáng)內(nèi)部。
科學(xué)意義
脈沖雙星的研究對(duì)于驗(yàn)證阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)脈沖雙星PSR1913+16的觀測(cè)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了其近星點(diǎn)進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，這一現(xiàn)象比水星的進(jìn)動(dòng)強(qiáng)約100倍。此外，脈沖星的周期性變化也為研究提供了更多的機(jī)會(huì)。最終，科學(xué)家們成功地將近星點(diǎn)位移的測(cè)量結(jié)果與雙星系統(tǒng)的軌道數(shù)據(jù)相結(jié)合，以前所未有的高精度確定了雙星系統(tǒng)的質(zhì)量和組成。脈沖雙星的研究不僅證實(shí)了廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)，而且還展示了如何利用脈沖星作為時(shí)間測(cè)量工具的潛力。未來(lái)，甚至可能會(huì)考慮使用脈沖雙星來(lái)定義秒的長(zhǎng)度。
進(jìn)一步發(fā)展
隨著時(shí)間的推移，對(duì)脈沖雙星的觀測(cè)精度不斷提高。研究人員發(fā)現(xiàn)，脈沖星的周期在一年內(nèi)增加了1/4毫微秒，相當(dāng)于一百萬(wàn)年內(nèi)僅慢4%的鐘。這些高度精確的數(shù)據(jù)是針對(duì)特定日期，即1978年的9月1日。此外，脈沖雙星的研究還涉及到狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹效應(yīng)，以及引力場(chǎng)對(duì)脈沖星周期的影響。這些研究表明，脈沖星的周期在一個(gè)軌道周期內(nèi)的最大變化為58毫微秒，這一變化可用于確定兩顆星的質(zhì)量比。脈沖雙星PSR1913+16的研究成果還包括對(duì)引力輻射的觀測(cè)，這是一種由引力波產(chǎn)生的能量損失現(xiàn)象。這種能量損失會(huì)導(dǎo)致脈沖星及其伴星逐漸靠近，從而使軌道運(yùn)動(dòng)加速。
參考資料 >
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