计划利用全球数十万台家用计算机来搜索环绕其他中子星或黑洞的脉冲星,这是测试广义相对论的最佳实验室。
这一太空计划是仿效“SETI@Home”(搜寻地球之外的高等智能文明计划)进行的,Einstein@Home利用20多万台志愿计算机来搜寻宇宙重力波存在证据。依据爱因斯坦的广义相对论,时空结构中出现的涟漪被认为是旋转中子星或碰撞黑洞等密集、移动太空物体喷射宇宙物质的迹象。但是至今科学家仍未观测到重力波现象,目前Einstein@Home的搜索信号来自激光干涉仪重力波观测台(LIGO)和英国-德国GEO-600重力波观测台。
现在该计划的软件系统升级,能够扩展至波多黎各阿雷西沃天文台的信号数据,目前通过全球20多万台志愿计算机的搜寻,现已发现至少一颗脉冲星——旋转的中子星从它的极地区域释放明亮的光波。
该计划负责搜索脉冲星的“探戈舞伴”
脉冲星倾向于环绕任何近距离的星体,就像探戈舞蹈一样两者“盘旋”在一起,这样的结构将形成强重力场,这是科学家最理想测试广义相对论的实验室,并能潜在地证实一些与形成已久理论和相悖观点的真伪性。
迄今为止,科学家共发现9颗脉冲星环绕着其他中子星,两者距离最近的“探戈舞伴”其每次轨道运行仅2.4个小时,这个脉冲星结构于2008年被科学家用于研究恒星的旋转轴颤动情况,以此作为重力波对空间扭曲变形的作用分析。据悉,Einstein@Home计划已进行了4年,其勘测结果与广义相对论相符概率为13%。
发现脉冲星更紧密地拥抱在一起,有助于天体物理学家更精确地测试相应天文学理论。美国纽约科内尔大学吉姆-科德斯(Jim Cordes)说:“越紧密结合在一起的脉冲星和中子星,更有利于天文学研究。”
Einstein@Home的未来探测能力
为了寻找这样的脉冲星二元结构,Einstein@Home计划将使用一项程序检测脉冲星的类似灯塔的信号,脉冲星的光波将周期性地抵达地球。如果一颗脉冲星环绕着另一颗恒星,那么当它进入地球视线范围内时,其释放光线的波长将微妙地呈现扁平延伸状。通过将阿雷西沃天文台的观测数据和多个模拟脉冲星进行对比,计算机模拟系统将发现脉冲星是否拥有环绕的中子星。
至今科德斯和同事们尚未发现任何轨道周期少于2.4小时的脉冲星,但是Einstein@Home的计算机系统有能力搜寻到轨道运行时间50分钟或更短的脉冲星。增加Einstein@Home的计算时间将能够对比更多的搜索数据和模拟适配数据,这将能发现脉冲星与同伴星体探戈环绕共舞时间11分钟或更短的情况。
还能探测到黑洞的表面
这项太空搜索任务同时揭示了更多吸引人的二元星体结构,比如:脉冲星环绕黑洞运行。科德斯告诉《新科学家杂志》说:“这是一项绝妙的太空研究计划,我们所进行勘测的星体都是未知的。我们可以使用脉冲星研究黑洞周围的时空,如果几何数据是正确的,我们甚至可能推算出黑洞的表面(event horizon)。”据悉,黑洞表面区域是没有任何物质或光线可以从黑洞逃逸。
德国艾伯特-爱因斯坦研究所的计划负责人布鲁斯-艾伦(Bruce Allen)称,虽然Einstein@Home的任务是发现重力波存在的证据,但并未在现有重力波实验中探测到脉冲星的存在。目前的探测器用于发现时空范围内更多的涟漪,比如两个中子星合并的状况。(悠悠/编译)