钱德拉x光中心 被称为4U 1916-053的有趣系统包含两颗在非常接近的轨道上的恒星
一个是外层被剥去的恒星核心，留下一颗比太阳密度大得多的恒星
另一个是中子星，这是一个更致密的物体，是由一颗大质量恒星在超新星爆炸中坍缩而成的
在这位艺术家的印象中，中子星(灰色)显示在一个热气盘的中心，这个热气盘是从它的伴星(左边的白星)拉开的
学分:光谱:美国宇航局/CXC/密歇根大学/北
Trueba等人
；插图:美国航天局/CXC/M
外斯（原子磁矩单位） 阿尔伯特·爱因斯坦，全球定位系统(GPS)，和一对距离地球20万万亿英里的恒星有什么共同点？ 答案是爱因斯坦广义相对论中的一个效应，叫做“引力红移”，在这个效应中，由于引力的作用，光会变成更红的颜色
利用美国国家航空航天局的钱德拉x光天文台，天文学家在距离地球约29，000光年(200，000万亿英里)的银河系中发现了这一现象
虽然这些恒星非常遥远，但引力红移对现代生活有着明显的影响，因为科学家和工程师必须考虑到它们，才能为全球定位系统提供准确的位置
虽然科学家们已经发现了太阳系中引力红移的确凿证据，但在更远的太空物体中观察它们却一直是一项挑战
钱德拉的新结果为新宇宙环境中的引力红移效应提供了令人信服的证据
被称为4U 1916-053的有趣系统包含两颗在非常接近的轨道上的恒星
一个是外层被剥去的恒星核心，留下一颗比太阳密度大得多的恒星
另一个是中子星，这是一个更致密的物体，是由一颗大质量恒星在超新星爆炸中坍缩而成的
在这位艺术家的印象中，中子星(灰色)显示在一个热气盘的中心，这个热气盘是从它的伴星(左边的白星)拉开的
这两颗致密的恒星相距仅215，000英里，大致相当于地球和月球之间的距离
虽然月球每月绕我们的星球运行一次，但4U 1916-053中的致密伴星绕着中子星旋转，仅用50分钟就完成了一次完整的轨道运行
在4U 1916-053的新工作中，研究小组分析了钱德拉的x光光谱——即不同波长的x光量
他们在光谱中发现了铁和硅吸收x光的特征
在钱德拉的三次单独观察中，数据显示，在铁或硅原子预计吸收x光的波长附近，检测到的x光量急剧下降
主图中包含了一个显示铁吸收的光谱——左边和右边的倾斜
另一张图显示了被硅吸收的光谱
在两个光谱中，数据以灰色显示，计算机模型以红色显示
然而，与地球上的实验室值相比，铁和硅的这些特征信号的波长被移动到更长或更红的波长(用蓝色垂直线表示每个吸收信号)
研究人员发现，在三次钱德拉观测中，吸收特征的变化都是相同的，而且变化太大，无法用远离我们的运动来解释
相反，他们得出结论，这是由引力红移引起的
这跟广义相对论和GPS有什么联系？正如爱因斯坦的理论所预测的那样，在重力作用下，时钟运行的速度要比从一个引力较弱的遥远地区观察到的时钟慢
这意味着从轨道卫星上观测到的地球上的时钟运行速度较慢
为了获得全球定位系统所需的高精度，需要考虑这种影响，否则时间上会有很小的差异，这些差异会很快累积起来，计算出不准确的位置
所有类型的光，包括x光，也受到重力的影响
举个例子，一个人跑上正在下降的自动扶梯
当他们这样做的时候，这个人会比自动扶梯静止或上升时损失更多的能量
重力对光也有类似的影响，能量的损失会导致频率降低
因为真空中的光总是以相同的速度传播，能量的损失和较低的频率意味着光，包括铁和硅的特征，转移到更长的波长
这是第一个强有力的证据，表明在一对既有中子星又有黑洞的恒星中，吸收信号被重力转移到了更长的波长
以前在白矮星的表面观察到了吸收中引力红移的有力证据，波长移动通常只有4U 1916-053的15%
科学家利用钱德拉的数据发现了爱因斯坦预测的一种效应的证据，这种效应被称为银河系中一对绕轨道运行的恒星的引力红移
此前，天文学家在我们的太阳系中发现了这一现象的无可争议的证据，但在更远的物体中观察它一直是一项挑战
钱德拉的数据显示了光谱中的这种效应，即波长为4U 1916-053的x光量
可以看到铁和硅信号的变化
这个系统包含一颗中子星和一颗伴星，它们的轨道非常接近
学分:美国宇航局/CXC/密歇根大学/北
Trueba等人
科学家们说，很可能是中子星(以蓝色显示)附近覆盖着圆盘的气态大气吸收了x光，产生了这些结果
(这种大气与圆盘外部的红色气体膨胀无关，红色气体在每个轨道上阻挡来自圆盘内部的光一次
)光谱变化的大小允许研究小组使用广义相对论并假设中子星的标准质量来计算大气离中子星有多远
他们发现大气层距离中子星1500英里，大约是洛杉矶到纽约距离的一半，相当于0
中子星到伴星距离的7%
它可能从中子星延伸数百英里
在三个光谱中的两个光谱中，也有证据表明吸收信号已经转移到更红的波长，对应的距离只有0
中子星到伴星距离的04%
然而，与远离中子星的信号相比，这些信号被探测到的可信度更低
科学家们已被授予在未来一年进一步的钱德拉观测时间，以更详细地研究这个系统
一篇描述这些结果的论文发表在2020年8月10日的《天体物理学杂志》上
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