探索宇宙奧秘 · 理性思考

廣義相對論發(fā)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(jīng)歷了無數(shù)次考驗。如今，一個更理想的"實驗室"可能正在浮現(xiàn)。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(zhì)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(zhì)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(guī)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(zhì)獲得角動量，旋轉(zhuǎn)周期縮短至毫秒量級。這類天體的自轉(zhuǎn)穩(wěn)定性驚人。它們的計時精度堪比原子鐘，數(shù)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(zhì)量黑洞附近的時空極度彎曲。根據(jù)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(jīng)歷"夏皮羅延遲"等效應?？茖W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(fā)現(xiàn)的候選體位于銀河系中心。人馬座A*的質(zhì)量約為太陽的400萬倍，是距離我們最近的超大質(zhì)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?，F(xiàn)有理論預言，在黑洞附近發(fā)現(xiàn)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(jiān)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(lǐng)域已形成獨特優(yōu)勢。

更值得關(guān)注的是中國脈沖星計時陣列。2023年，該團隊利用FAST數(shù)據(jù)，獨立探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。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，F(xiàn)AST具備獨特優(yōu)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(fā)現(xiàn)若獲證實，將延續(xù)脈沖星檢驗引力理論的光榮傳統(tǒng)。

1974年，泰勒和赫爾斯發(fā)現(xiàn)第一顆雙脈沖星PSR B1913+16。他們通過監(jiān)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(chǎn)生的引力波，開辟了強場動態(tài)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(huán)境，涉及強場、低速、長基線特征。這種環(huán)境在現(xiàn)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(shù)據(jù)已經(jīng)公開，競賽已經(jīng)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(qū)域發(fā)起了新一輪沖鋒。在黑洞的視界邊緣，一顆旋轉(zhuǎn)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