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　　在每顆白矮星的心臟處-恒星在接近生命周期盡頭時(shí)耗盡其燃料儲(chǔ)備后留下的稠密恒星物體-是一個(gè)量子難題：隨著白矮星增加質(zhì)量，它們會(huì)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(zhì)量和大小之間的這種令人費(fèi)解的關(guān)系稱為質(zhì)量半徑關(guān)系，最早是在1930年代由獲得諾貝爾獎(jiǎng)的天體物理學(xué)家Subrahmanyan Chandrasekhar提出的。現(xiàn)在，一個(gè)由約翰·霍普金斯大學(xué)天體物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種方法，可以使用斯隆數(shù)字天空調(diào)查所收集的天文數(shù)據(jù)和蓋亞太空觀測(cè)站最近發(fā)布的數(shù)據(jù)集來觀測(cè)這種現(xiàn)象本身。合并的數(shù)據(jù)集為團(tuán)隊(duì)研究提供了3,000多個(gè)白矮星。

　　由霍普金斯大學(xué)高級(jí)研究人員韋丹·錢德拉(Vedant Chandra)領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果報(bào)告現(xiàn)已在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表，可在arXiv上在線獲得。

　　物理學(xué)系副教授納迪亞·扎卡姆斯卡(Nadia Zakamska)說：“質(zhì)量半徑關(guān)系是量子力學(xué)和引力的驚人結(jié)合，但對(duì)我們來說是違反直覺的—我們認(rèn)為，隨著物體質(zhì)量的增加，它應(yīng)該變得更大。” 天文學(xué)監(jiān)督學(xué)生研究人員?！霸摾碚撘呀?jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)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(zhǔn)確性。這些測(cè)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。”

　　該團(tuán)隊(duì)使用多種測(cè)量方法獲得了結(jié)果，這些測(cè)量方法主要包括重力紅移效應(yīng)，即隨著光從物體移開，光的波長(zhǎng)從藍(lán)色變?yōu)榧t色。這是愛因斯坦廣義相對(duì)論的直接結(jié)果。

　　“對(duì)我來說，這項(xiàng)工作的美妙之處在于，我們所有人都在學(xué)校和教科書中學(xué)習(xí)了有關(guān)光將如何受到重力影響的這些理論，但是現(xiàn)在我們實(shí)際上已經(jīng)看到了恒星本身的這種關(guān)系，”五年級(jí)研究生Hsiang說-Chih Hwang提出了這項(xiàng)研究，并首先認(rèn)識(shí)到了數(shù)據(jù)中的重力紅移效應(yīng)。

　　該團(tuán)隊(duì)還必須考慮到恒星在太空中的運(yùn)動(dòng)如何影響其重力紅移的感知。類似于消防車警報(bào)器根據(jù)其相對(duì)于聽眾的運(yùn)動(dòng)來改變音高一樣，光頻率也根據(jù)發(fā)光物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)而變化。研究貢獻(xiàn)者四年級(jí)的研究生Sihao Cheng說，這被稱為多普勒效應(yīng)，本質(zhì)上是一種分散注意力的“噪聲”，使引力紅移效應(yīng)的測(cè)量變得復(fù)雜。

　　為了解決由多普勒效應(yīng)引起的變化，研究小組按半徑對(duì)樣本中的白矮星進(jìn)行了分類。然后，他們對(duì)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(duì)于地球移動(dòng)的位置，都可以預(yù)期它具有一定的固有引力紅移?？梢詫⑵湟暈閷?duì)給定時(shí)間在給定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的所有消防車的所有俯仰的平均測(cè)量值–您可以預(yù)期，任何消防車，無論其向哪個(gè)方向移動(dòng)，都將具有該平均值的固有俯仰值。

　　這些內(nèi)在的引力紅移值可用于研究未來數(shù)據(jù)集中觀測(cè)到的恒星。研究人員說，即將到來的更大，更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)集將允許對(duì)其測(cè)量值進(jìn)行進(jìn)一步的微調(diào)，并且這些數(shù)據(jù)可能有助于將來對(duì)白矮星化學(xué)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(dòng)人心的進(jìn)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(yīng)也隨著質(zhì)量的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)?！? “而且這有點(diǎn)容易理解-從密度較小，更大的物體中脫出比從質(zhì)量更大，更緊湊的物體中脫出更容易。這正是我們?cè)跀?shù)據(jù)中看到的。”

　　該團(tuán)隊(duì)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(jìn)行工作的。

　　錢德拉說：“我對(duì)祖父的稱贊是，基本上，您會(huì)看到量子力學(xué)和愛因斯坦的廣義相對(duì)論共同產(chǎn)生了這一結(jié)果?！?“當(dāng)我這樣說時(shí)，他感到非常興奮?！?/p>

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