ハルス・テイラー・パルサー

ハルス・テイラー・パルサー（PSR B1913+16、PSR J1915+1606 、またはPSR 1913+16として知られる）は、中性子星とパルサーからなる連星系で、両者は共通の重心の周りを公転している。これは、これまで発見された最初の連星パルサーである。

このパルサーは、 1974年にマサチューセッツ大学アマースト校のラッセル・アラン・ハルスとジョセフ・フートン・テイラー・ジュニアによって発見されました。彼らはこのシステムの発見と分析により、1993年のノーベル物理学賞を受賞しました。受賞理由は「重力の研究に新たな可能性を開いた、新しいタイプのパルサーの発見」でした。^{[ 7 ]}

ハルスとテイラーは、アレシボ電波望遠鏡（305メートル）を用いてパルス状の電波放射を検出し、その発生源が高速回転する高磁場中性子星であるパルサーであることを特定した。中性子星は1秒間に16.94回転するため、パルス周期は59.03ミリ秒となる。

ハルスとテイラーは、しばらくの間電波パルスのタイミングを計った後、パルスの到着時間に系統的な変動があることに気づいた。パルスは予想よりも少し早く受信されることもあれば、予想よりも遅く受信されることもあった。これらの変動は滑らかで反復的な方法で変化し、周期は7.7519時間であった。彼らは、パルサーが別の恒星（後に別の中性子星であることが確認された）と連星軌道にある場合に、このような挙動が予測されることに気づいた。 ^{[ 8 ]}

パルサーとその伴星である中性子星は、いずれも共通の重心の周りを楕円軌道で公転している。公転周期は7.7519時間で、2つの中性子星の質量はほぼ等しく、太陽質量の約1.4倍であると考えられている。電波放射が検出されたのは、2つの中性子星のうち1つだけである。

近星点における最小分離距離は約 1.1太陽半径、遠星点における最大分離距離は 4.8 太陽半径です。軌道は天球面に対して約 45 度の角度で傾いています。近星点の向きは、軌道運動の方向に年間約 4.2 度変化します (近星点の相対論的歳差)。1975 年 1 月には、地球からの視線に対して近星点が垂直になるように向きが調整されていました。^{[ 2 ] [ 9 ]}

軌道は、連星系が最初に発見されて以来、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論で説明されている重力波によるエネルギー損失と正確に一致して減衰している。^{[ 2 ] [ 9 ] [ 11 ] [ 12 ]}観測された軌道減衰率と予測された軌道減衰率の比は、0.997 ± 0.002 と計算されている。^{[ 12 ]}この系から現在放出されている重力波の総出力は、7.35 × 10 ^{24ワットと計算されている。比較のために言うと、これは}太陽から放射される光のパワーの 1.9% である。太陽系は、特に太陽と木星の間の距離と公転周期がはるかに大きく、惑星の質量が比較的小さいため、重力波で約 5,000 ワットしか放射していない。

重力波による比較的大きなエネルギー損失により、軌道周期の減少率は年間76.5マイクロ秒、軌道長半径の減少率は年間3.5メートルとなり、最終的な合体までの計算上の寿命は3億年となる。^{[ 2 ] [ 12 ]}

2004年、テイラーとジョエル・M・ワイスバーグは、これまでの実験データの新しい分析を発表し、データと予測結果の0.2%のずれは、銀河中心からの太陽の距離、パルサーの固有運動、地球からの距離など、銀河定数の不明瞭さに起因すると結論付けた。最初の2つの量の測定精度向上に向けた取り組みは進行中だが、彼らは「パルサーの距離に関する知識が大幅に向上する見込みはほとんどない」と見ており、より厳密な境界値を得ることは困難である。テイラーとワイスバーグはまた、システムの歳差運動によってパルス形状が変化するという事実を利用して、パルサーの2次元ビーム構造をマッピングした。彼らは、ビーム形状が緯度方向に伸び、中心付近で縦方向に縮んでいるため、全体として8の字のような形状になることを発見した。^{[ 10 ]}

2016年、ワイスバーグとファンは、依然として0.16%の不一致があるさらなる結果を発表し、観測値と予測値の比率が0.9983 ± 0.0016であることを発見した。^{[ 13 ]}彼らは、1.8σから1σの不一致へのこの改善の主な要因は、2014年に発表された改良された銀河定数であると述べている。

• 伴星の質量：1.387太陽_質量 
• システムの総質量：_2.828378 (7) M☉ 
• 公転周期：7.751938773864時間
• 偏心率：0.6171334
• 長半径：1,950,100  km
• ペリアストロン間隔: 746,600  km
• アパストロン間の距離：3,153,600  km
• 近星点における恒星の軌道速度（重心に対する相対速度）：450  km/s
• 遠点における恒星の軌道速度（重心に対する相対速度）：110  km/s

• 一般相対性理論の検証
• 重力物理学と相対性理論の年表