爱因斯坦广义相对论的预测在一百多年后陆陆续续的被验证。
双星系统中的脉冲星受到相对论效应的影响，导致每颗脉冲星的自旋轴随时间改变方向。德国波恩马克斯普朗克射电天文学研究所的Gregory Desvignes领导的一个研究小组，利用对PSR J1906+0746源的无线电观测，重建了脉冲星磁极上的极化发射，并预测到2028年可探测到的发射消失。该系统的观测证实了一个已有50年历史的脉冲星辐射几何模型的有效性。研究人员还能够精确测量自旋方向的变化率，并发现与爱因斯坦广义相对论的预测非常一致。
这个实验是迄今为止对强自引力物体的相对论自旋进动的重要影响进行的最具挑战性的测试。此外，重建的射电束形状对中子星的数量和LIGO等引力波探测器观测到的中子星合并的预期速率也有影响。
研究结果发表在近期的《科学》杂志上。
脉冲星是快速旋转的中子星，它的质量比太阳集中40%以上——甚至更多!-变成直径约20公里的小球体。它们有非常强的磁场，并沿着它们的磁轴发射一束无线电波，这些电波位于它们相对的磁极上。在它们稳定的旋转过程中，灯塔效应产生的脉冲信号会像原子钟一样精确地到达地球。大质量、源的致密性和时钟一样的性质使得天文学家可以用它们作为实验室来测试爱因斯坦的广义相对论。
该理论预测时空是由脉冲星这样的大质量物体弯曲的。一个预期的结果是相对论性自旋进动对双星脉冲星的影响。这种效应产生于每颗脉冲星的自旋矢量相对于双星系统的总角动量矢量的失调，很可能是由不对称超新星爆炸引起的。这种进动导致观测几何形状发生变化，可以通过监测观测到的脉冲剖面的系统变化进行观测检验。
诺贝尔奖得主胡尔斯-泰勒双星B1913+16观测到并模拟了由于自旋旋进引起的观测几何形状的变化所导致的脉冲变化的证据。其他的双星脉冲星也显示出这种效应，但没有一颗脉冲星能像PSR J1906+0746那样精确和细致地进行研究。
目标是一颗年轻的脉冲星，其自旋周期为144毫秒，在4小时的轨道上围绕另一颗中子星运行，该中子星位于天鹰座(Aquila)方向，非常接近银河系的平面。
“PSR J1906+0746是一个独特的实验室，我们可以在其中同时约束射电脉冲星发射物理和测试爱因斯坦的广义相对论，”来自波恩的马普射电天文学研究所(MPIfR)的Gregory Desvignes说，他是这项研究的第一作者。
研究小组从2012年到2018年用305米的阿雷西博射电望远镜以1.4 GHz的频率对脉冲星进行了监测。这些观测补充了2005年至2009年间南卡伊和阿雷西博射电望远镜记录的档案数据。总的来说，现有的数据集包括从2005年7月到2018年6月的47个时间段。
研究小组注意到，最初可以观察到脉冲星相反的磁极，当南北光束(在研究中称为主脉冲和间脉冲)每旋转一次都指向地球时。随着时间的推移，北方的光束消失了，只有南方的光束仍然可见。在详细研究接收发射的偏振信息的基础上，可以应用一个已有50年历史的模型，预测偏振特性编码了脉冲星的几何信息。脉冲星数据验证了模型的正确性，同时也使研究小组能够在只有5%不确定度的情况下测量进动率，这比双脉冲星系统的进动率测量更严格，双脉冲星系统是目前此类测试的参考系统。测量值与爱因斯坦理论的预测完全吻合。
来自温哥华英属哥伦比亚大学的英格丽德·斯泰尔斯是这项研究的合著者，他说:“脉冲星可以提供其他任何方式都无法提供的重力测试。”“这是这种测试的一个更漂亮的例子。”
此外，该团队还可以预测PSR J1906+0746南北波束的消失和再现。南向光束将在2028年左右从视线中消失，并在2070年至2090年间重新出现。北波束应该在2085-2105年左右重新出现。
这个长达14年的实验也为了解脉冲星本身鲜为人知的工作原理提供了令人兴奋的视角。研究小组意识到，地球的视线已经沿南北方向越过了磁极，这不仅可以绘制出脉冲星束的地图，还可以研究磁极上方无线电发射的条件。
“非常令人振奋,几十年之后,我们的视线穿越脉冲星的磁北极首次证明模型的有效性提出了1969年,”解释Kejia李Kavli天文学和天体物理学研究所,北京大学,北京,另一个论文的合著者。“相比之下，光束的形状确实不规则，出乎意料。”
光束图揭示了脉冲星光束的真实范围，它决定了被光束照亮的天空的部分。该参数影响星系双中子星种群的预测数量，从而影响中子星合并的引力波探测率。
“这个实验花了我们很长时间才完成，”MPIfR“射电天文学基础物理”研究部主任兼负责人迈克尔•克莱默(Michael Kramer)总结道。“不幸的是，这些天的结果往往很快，而这颗脉冲星教会了我们很多东西。耐心和勤奋真的得到了回报。”
