約翰霍普金斯大學的一個由學生領導的小組研究了白矮星的質量半徑關系，在他們的數(shù)據(jù)中觀察到了量子力學和愛因斯坦的廣義相對論的證據(jù)。下面和托普仕小編來詳細了解一下吧。
在每顆白矮星的心臟處-恒星在接近生命周期盡頭時耗盡其燃料儲備后留下的稠密恒星物體-是一個量子難題：隨著白矮星增加質量，它們會收縮直到它們變得如此小且緊密地壓緊以致無法維持自身，然后坍縮成中子星。
白矮星的質量和大小之間的這種令人費解的關系稱為質量半徑關系，最早是在1930年代由獲得諾貝爾獎的天體物理學家Subrahmanyan Chandrasekhar提出的。現(xiàn)在，一個由約翰·霍普金斯大學天體物理學家組成的團隊開發(fā)了一種方法，可以使用斯隆數(shù)字天空調查所收集的天文數(shù)據(jù)和蓋亞太空觀測站最近發(fā)布的數(shù)據(jù)集來觀測這種現(xiàn)象本身。合并的數(shù)據(jù)集為團隊研究提供了3,000多個白矮星。
由霍普金斯大學高級研究人員韋丹·錢德拉(Vedant Chandra)領導的研究結果報告現(xiàn)已在《天體物理學雜志》上發(fā)表，可在arXiv上在線獲得。
物理學系副教授納迪亞·扎卡姆斯卡(Nadia Zakamska)說：“質量半徑關系是量子力學和引力的驚人結合，但對我們來說是違反直覺的—我們認為，隨著物體質量的增加，它應該變得更大?！? 天文學監(jiān)督學生研究人員?！霸摾碚撘呀?jīng)存在了很長時間，但是值得注意的是，我們使用的數(shù)據(jù)集具有空前的規(guī)模和空前的準確性。這些測量方法(在某些情況下是幾年前開發(fā)的)突然變得非常好，這些古老的理論終于可以探究了?！?/p>
該團隊使用多種測量方法獲得了結果，這些測量方法主要包括重力紅移效應，即隨著光從物體移開，光的波長從藍色變?yōu)榧t色。這是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。
“對我來說，這項工作的美妙之處在于，我們所有人都在學校和教科書中學習了有關光將如何受到重力影響的這些理論，但是現(xiàn)在我們實際上已經(jīng)看到了恒星本身的這種關系，”五年級研究生Hsiang說-Chih Hwang提出了這項研究，并首先認識到了數(shù)據(jù)中的重力紅移效應。
該團隊還必須考慮到恒星在太空中的運動如何影響其重力紅移的感知。類似于消防車警報器根據(jù)其相對于聽眾的運動來改變音高一樣，光頻率也根據(jù)發(fā)光物體相對于觀察者的運動而變化。研究貢獻者四年級的研究生Sihao Cheng說，這被稱為多普勒效應，本質上是一種分散注意力的“噪聲”，使引力紅移效應的測量變得復雜。
為了解決由多普勒效應引起的變化，研究小組按半徑對樣本中的白矮星進行了分類。然后，他們對大小相似的恒星的紅移求平均，從而有效地確定了無論恒星本身位于何處或相對于地球移動的位置，都可以預期它具有一定的固有引力紅移?？梢詫⑵湟暈閷o定時間在給定區(qū)域內移動的所有消防車的所有俯仰的平均測量值–您可以預期，任何消防車，無論其向哪個方向移動，都將具有該平均值的固有俯仰值。
這些內在的引力紅移值可用于研究未來數(shù)據(jù)集中觀測到的恒星。研究人員說，即將到來的更大，更準確的數(shù)據(jù)集將允許對其測量值進行進一步的微調，并且這些數(shù)據(jù)可能有助于將來對白矮星化學成分的分析。
他們還說，他們的研究代表了從理論到觀察到的現(xiàn)象的激動人心的進步。
扎卡姆斯卡說：“由于恒星變得越來越大，它變得越來越小，引力的紅移效應也隨著質量的增長而增長。” “而且這有點容易理解-從密度較小，更大的物體中脫出比從質量更大，更緊湊的物體中脫出更容易。這正是我們在數(shù)據(jù)中看到的?！?/p>
該團隊甚至在家里為他們的研究尋找俘虜?shù)挠^眾-他們是在冠狀病毒大流行期間進行工作的。
錢德拉說：“我對祖父的稱贊是，基本上，您會看到量子力學和愛因斯坦的廣義相對論共同產(chǎn)生了這一結果?！?“當我這樣說時，他感到非常興奮?！?/p>
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