中子星周围的时空扭曲

胡德良/译

中子星是宇宙中密度最大的可观测物体。近日，科学家们在中子星周围发现了爱因斯坦所预测的时空扭曲。

密歇根大学和美国国家航空航天管理局(NASA)的天文学家们说，这种扭曲表现为中子星周围含铁气体快速旋转所造成的模糊线路。这个发现可以用来测定中子星的体积限度。

研究小组成员、美国国家航空航天管理局戈达德太空飞行中心的苏迪普·班特查里亚指出：在黑洞周围、甚至在地球周围也曾发现同样的扭曲，所以说这个发现可能并不那么令人吃惊，但是对于解决最基本的物理问题具有重大的意义。班特查里亚说：“这是基础物理学问题。在中子星的核心可能存在怪异的粒子或奇特的物质状态，如由夸克构成的物质。但在实验室是不可能制造出这些物质的，所以如果想搞明白，唯一的办法就是要了解中子星。”

中子星可以将质量相当于不下一颗恒星的物质包容在一座城市大小的球体中，几茶杯中子星上的物质重量就会超过珠穆朗玛峰!天文学家们将这些坍缩的恒星当作天然实验室，来研究在大自然可提供的极度压力下，物质可以达到多大的密度。

科学家们要想揭开这些垂死恒星的内部之谜，首先必须精确地测量它们的直径和质量。

在同时进行的两项研究中，天文学家们利用欧洲航天局的XMM-牛顿X射线望远镜和日本与美国合作制造的“朱雀号”X射线望远镜观测了3对中子双星：巨蛇座X-1、GX349+2和4U1820-30。他们还研究了紧靠在中子星表面外侧的高温铁原子光谱线。这些铁原子在一个圆盘中旋转，速度高达光速的40%。

通常，所测得的超高温铁原子光谱线会显示出一个均匀的尖顶。然而，此处的结果是显示了一个歪斜的尖顶，这表明是由于相对论效应所造成的扭曲。研究人员指出，气体的超高速运动，外加上述的强大引力，使得旋转线路模糊不清，并使其波长变得更长。

这些测量方法能够使研究人员确定中子星的最大体积。XMM-牛顿研究小组成员、密歇根大学的爱德华·卡克特说：“我们观察到气体紧靠在中子星表面的外侧旋转。很明显，由于圆盘内侧旋转时靠得再近也无法进入中子星内层，这样这些测量使我们获得了中子星的最大直径。”他指出，这些中子星的直径不可能超过20.5英里(33公里)。