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探索宇宙奧秘 · 理性思考
廣義相對論發表一百多年來,科學家一直在尋找最極端的實驗場。從1919年愛丁頓的日食觀測,到2015年LIGO捕獲引力波,愛因斯坦的引力理論經歷了無數次考驗。如今,一個更理想的"實驗室"可能正在浮現。2026年2月10日,哥倫比亞大學與"突破聆聽"計劃團隊宣布,他們在銀河系中心超大質量黑洞人馬座A*附近,捕捉到一個8.19毫秒的神秘脈沖信號。 這顆候選毫秒脈沖星一旦確認,將成為人類檢驗引力理論的最強利器。
脈沖星是恒星死亡后的殘骸。大質量恒星耗盡燃料后坍縮,形成極度致密的中子星。這些天體攜帶超強磁場,像燈塔一樣向宇宙空間掃射射電波束。當波束掃過地球,望遠鏡便接收到規律的脈沖信號。
毫秒脈沖星是其中的極品。它們通過吸積伴星物質獲得角動量,旋轉周期縮短至毫秒量級。這類天體的自轉穩定性驚人。它們的計時精度堪比原子鐘,數百萬年才會誤差一秒。 這種特性使它們成為天然的物理探測器。
超大質量黑洞附近的時空極度彎曲。根據廣義相對論,強引力場會使光線偏折,也會讓時間流逝變慢。如果脈沖星恰好運行在黑洞附近,其射電脈沖在抵達地球前會經歷"夏皮羅延遲"等效應。科學家通過精確測量脈沖到達時間的微小偏差,可以繪制出時空的彎曲程度。
此次發現的候選體位于銀河系中心。人馬座A*的質量約為太陽的400萬倍,是距離我們最近的超大質量黑洞。研究團隊使用綠岸射電望遠鏡進行了深度巡天。他們在紛繁復雜的射電背景中,分辨出這個周期為8.19毫秒的候選信號。
該天體的科學價值在于其位置。現有理論預言,在黑洞附近發現的脈沖星,其軌道運動會受到強場引力效應的支配。通過長期監測,科學家可以測量近心點進動,驗證引力紅移,甚至探測時空的參考系拖曳效應。這些檢驗的精度將遠超以往的任何實驗。
在這項前沿研究中,中國并非旁觀者。擁有世界最大單口徑射電望遠鏡FAST的我國,在脈沖星探測領域已形成獨特優勢。
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更值得關注的是中國脈沖星計時陣列。2023年,該團隊利用FAST數據,獨立探測到納赫茲引力波存在的關鍵證據。這與北美、歐洲、澳大利亞的團隊同時達成里程碑。這次銀河系中心脈沖星的搜尋,FAST具備獨特優勢。 其靈敏度足以探測到銀心方向微弱的脈沖星信號,即使面臨極強的星際散射干擾。
這次發現若獲證實,將延續脈沖星檢驗引力理論的光榮傳統。
1974年,泰勒和赫爾斯發現第一顆雙脈沖星PSR B1913+16。他們通過監測軌道衰減,間接證實了引力波的存在,并于1993年獲得諾貝爾物理學獎。這是弱場低速條件下的檢驗。
2015年,LIGO直接探測到雙黑洞并合產生的引力波,開辟了強場動態引力的檢驗途徑。
而銀心脈沖星將開啟第三個時代。它處于恒星級天體與星系級黑洞相互作用的極端環境,涉及強場、低速、長基線特征。這種環境在現有引力檢驗中仍是空白。它可能揭示廣義相對論在極端條件下的偏差,或者證實其驚人的普適性。
數據已經公開,競賽已經開始。無論最終確認與否,這次搜尋都標志著人類向銀河系最神秘區域發起了新一輪沖鋒。在黑洞的視界邊緣,一顆旋轉的中子星或許正滴答作響,等待著為我們講述引力的終極秘密。
Karen I. Perez et al, On the Deepest Search for Galactic Center Pulsars and an Examination of an Intriguing Millisecond Pulsar Candidate, The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae336c
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