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自轉速度最快的星體
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自轉速度最快的星體是脈沖星。脈沖星,就是旋轉的中子星。脈沖星是在1967年首次被發現的。當時,還是一名女研究生的貝爾,發現狐貍星座有一顆星會發出一種周期性的電波。經過仔細分析,科學家認為這是一種未知的天體。因為這種星體不斷地發出電磁脈沖信號,就把它命名為脈沖星。脈沖星(Pulsar),又稱波霎,是中子星的一種,為會周期性發射脈沖信號的星體,直徑大多為10千米左右,自轉極快。
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定義

脈(mo)沖星(Pulsar),又稱波(bo)霎,是(shi)中子星的(de)一種,為會周期性發射脈(mo)沖信號的(de)星體,直徑大(da)多(duo)為10千米(mi)左右(you),自(zi)轉極快(kuai)。

人們(men)最早認為恒(heng)星(xing)是(shi)永(yong)遠(yuan)不(bu)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)。而大多數恒(heng)星(xing)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)過程是(shi)如(ru)此的(de)(de)漫(man)長,人們(men)也(ye)(ye)根(gen)本覺察不(bu)到。然而,并不(bu)是(shi)所有的(de)(de)恒(heng)星(xing)都那么平靜(jing)。后來人們(men)發現,有些恒(heng)星(xing)也(ye)(ye)很“調皮(pi)”,變(bian)(bian)(bian)化(hua)多端(duan)。于是(shi),就給那些喜歡變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)恒(heng)星(xing)起了(le)個(ge)專門(men)的(de)(de)名字,叫“變(bian)(bian)(bian)星(xing)”。

脈沖星(xing)(xing)發射(she)的射(she)電脈沖的周期性(xing)非常有(you)規(gui)律。一(yi)(yi)開始,人們對此很困惑,甚至曾想到這可能是外星(xing)(xing)人在向我們發電報聯系。據(ju)說,第(di)一(yi)(yi)顆脈沖星(xing)(xing)就曾被叫(jiao)做“小綠人一(yi)(yi)號”。

經(jing)過(guo)幾位天(tian)文學家一年的(de)(de)努(nu)力,終于證(zheng)實,脈沖星(xing)就是正(zheng)(zheng)在快速(su)自轉的(de)(de)中子(zi)星(xing)。而(er)(er)且,正(zheng)(zheng)是由于它的(de)(de)快速(su)自轉而(er)(er)發(fa)出射(she)電脈沖。蟹狀星(xing)云脈沖星(xing)的(de)(de)X射(she)線/可(ke)見光波段合(he)成圖(tu)像。

正(zheng)如地(di)(di)球有磁場一樣(yang),恒(heng)星(xing)也有磁場;也正(zheng)如地(di)(di)球在(zai)(zai)自(zi)(zi)轉一樣(yang),恒(heng)星(xing)也都在(zai)(zai)自(zi)(zi)轉著;還(huan)跟地(di)(di)球一樣(yang),恒(heng)星(xing)的磁場方向不一定跟自(zi)(zi)轉軸(zhou)在(zai)(zai)同(tong)一直線上。這樣(yang),每(mei)當(dang)恒(heng)星(xing)自(zi)(zi)轉一周,它(ta)的磁場就會在(zai)(zai)空間劃(hua)一個(ge)圓,而且可(ke)能掃過地(di)(di)球一次。

那么豈不(bu)是(shi)所有(you)恒(heng)星(xing)(xing)都能發脈(mo)沖了(le)?其(qi)實不(bu)然(ran),要(yao)發出像脈(mo)沖星(xing)(xing)那樣(yang)的(de)(de)(de)射電信號,需(xu)要(yao)很強(qiang)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)。而只(zhi)有(you)體積(ji)越小、質量越大的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing),它(ta)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)才越強(qiang)。而中(zhong)子星(xing)(xing)正是(shi)這樣(yang)高密度的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)。

另一方面(mian),當恒星(xing)體積越大、質(zhi)量越大,它的自轉周(zhou)期(qi)就越短。我們很熟(shu)悉的地球自轉一周(zhou)要二(er)十四小(xiao)時。而脈(mo)(mo)沖(chong)星(xing)的自轉周(zhou)期(qi)竟(jing)然小(xiao)到0.0014秒!要達到這個速度,連白矮星(xing)都不(bu)行(xing)。這同樣(yang)說明(ming),只有高速旋轉的中子星(xing),才可(ke)能扮(ban)演脈(mo)(mo)沖(chong)星(xing)的角色。

特性

脈沖星發射射電脈沖

這個結論(lun)引起了(le)巨(ju)大的(de)(de)(de)轟動。因為雖(sui)然早在(zai)30年代(dai),中(zhong)子星就(jiu)作為假(jia)說而(er)被提了(le)出(chu)(chu)來,但是一直沒有得到(dao)證實(shi),人(ren)們(men)也(ye)不(bu)曾觀測到(dao)中(zhong)子星的(de)(de)(de)存在(zai)。而(er)且因為理論(lun)預言的(de)(de)(de)中(zhong)子星密度(du)大得超(chao)出(chu)(chu)了(le)人(ren)們(men)的(de)(de)(de)想(xiang)象(xiang),在(zai)當時(shi),人(ren)們(men)還普遍對這個假(jia)說抱(bao)懷(huai)疑的(de)(de)(de)態度(du)。

直到(dao)脈(mo)沖星(xing)被(bei)發(fa)(fa)現(xian)后,經過計(ji)算,它(ta)的(de)脈(mo)沖強(qiang)度和頻率只有像(xiang)中子星(xing)那樣體(ti)積小、密度大(da)、質量大(da)的(de)星(xing)體(ti)才能(neng)達(da)到(dao)。這(zhe)樣,中子星(xing)才真正(zheng)由假(jia)說成(cheng)為事實。這(zhe)真是上世紀天(tian)文學上的(de)一件大(da)事。因此(ci),脈(mo)沖星(xing)的(de)發(fa)(fa)現(xian),被(bei)稱為二十世紀六十年代的(de)四大(da)天(tian)文學重要發(fa)(fa)現(xian)之一。

脈(mo)沖星(xing)是(shi)(shi)20世(shi)紀60年代天文的四大發(fa)現之一。至今,脈(mo)沖星(xing)已(yi)被(bei)我們找到了不少(shao)于1620多顆,并(bing)且已(yi)得知它們就(jiu)是(shi)(shi)高速自轉著的中子星(xing)。

脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)有(you)(you)個奇異的(de)(de)特性——短(duan)而穩定的(de)(de)脈沖(chong)(chong)(chong)周期。所謂(wei)脈沖(chong)(chong)(chong)就是(shi)像人(ren)的(de)(de)脈搏一樣,一下一下出現短(duan)促的(de)(de)無線電(dian)訊號(hao)(hao),如(ru)貝(bei)爾發(fa)現的(de)(de)第一顆脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing),每兩脈沖(chong)(chong)(chong)間(jian)隔時(shi)間(jian)是(shi)1.337秒(miao),其(qi)他脈沖(chong)(chong)(chong)還有(you)(you)短(duan)到0.0014秒(miao)(編號(hao)(hao)為PSR-J1748-2446)的(de)(de),最(zui)長(chang)的(de)(de)也(ye)不過11.765735秒(miao)(編號(hao)(hao)為PSR-J1841-0456)。那么,這樣有(you)(you)規則的(de)(de)脈沖(chong)(chong)(chong)究(jiu)竟是(shi)怎樣產生的(de)(de)呢?

天文學家已經探測、研究得出(chu)結論,脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成是(shi)由于脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)速自(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)。那為(wei)什么自(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)能形(xing)成脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)呢(ni)?原理(li)就(jiu)像我們(men)乘坐輪(lun)船(chuan)在(zai)海(hai)里航行,看(kan)到過的(de)(de)(de)(de)(de)燈(deng)塔(ta)一(yi)樣。設想一(yi)座燈(deng)塔(ta)總(zong)是(shi)亮著且在(zai)不停(ting)地(di)有(you)規(gui)則運動,燈(deng)塔(ta)每(mei)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)一(yi)圈,由它窗口射(she)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)燈(deng)光就(jiu)射(she)到我們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)船(chuan)上一(yi)次。不斷旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan),在(zai)我們(men)看(kan)來,燈(deng)塔(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)光就(jiu)連續地(di)一(yi)明一(yi)滅(mie)。脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星也(ye)是(shi)一(yi)樣,當它每(mei)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)一(yi)周,我們(men)就(jiu)接(jie)收(shou)到一(yi)次它輻射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)電磁波,于是(shi)就(jiu)形(xing)成一(yi)斷一(yi)續的(de)(de)(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)。脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)這種現象(xiang),也(ye)就(jiu)叫“燈(deng)塔(ta)效應”。脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)的(de)(de)(de)(de)(de)周期其實就(jiu)是(shi)脈(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)周期。

然而燈(deng)塔(ta)的(de)光(guang)只能從(cong)窗(chuang)口(kou)射出(chu)來(lai)(lai),是(shi)(shi)不是(shi)(shi)說脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)也只能從(cong)某個(ge)“窗(chuang)口(kou)”射出(chu)來(lai)(lai)呢?正是(shi)(shi)這樣,脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)就是(shi)(shi)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing),而中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)與其他(ta)星(xing)(xing)(xing)體(如太陽)發光(guang)不一樣,太陽表面到處發亮,中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)則只有兩個(ge)相對著(zhu)的(de)小區域(yu)才能輻(fu)(fu)(fu)射出(chu)來(lai)(lai),其他(ta)地方(fang)輻(fu)(fu)(fu)射是(shi)(shi)跑(pao)不出(chu)來(lai)(lai)的(de)。即(ji)是(shi)(shi)說中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)表面只有兩個(ge)亮斑,別(bie)處都是(shi)(shi)暗的(de)。這是(shi)(shi)什么原(yuan)因呢?原(yuan)來(lai)(lai),中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)本(ben)身存在著(zhu)極大的(de)磁(ci)場(chang),強磁(ci)場(chang)把輻(fu)(fu)(fu)射封閉起來(lai)(lai),使中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)輻(fu)(fu)(fu)射只能沿(yan)著(zhu)磁(ci)軸方(fang)向,從(cong)兩個(ge)磁(ci)極區出(chu)來(lai)(lai),這兩磁(ci)極區就是(shi)(shi)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)的(de)“窗(chuang)口(kou)”。

中子星的輻(fu)射(she)從(cong)兩(liang)個(ge)(ge)“窗口”出來后,在(zai)空中傳(chuan)播,形成兩(liang)個(ge)(ge)圓錐形的輻(fu)射(she)束。若(ruo)地球(qiu)剛好在(zai)這束輻(fu)射(she)的方向上(shang),我們就能接收到(dao)(dao)輻(fu)射(she),且(qie)每轉(zhuan)一圈,這束輻(fu)射(she)就掃過地球(qiu)一次(ci),也就形成我們接收到(dao)(dao)的有規則的脈(mo)沖信號。

燈塔模(mo)型是(shi)現(xian)在(zai)最(zui)為流行的脈沖星模(mo)型。另一種磁場震蕩模(mo)型還沒有(you)被普遍(bian)接受。

脈沖(chong)星(xing)(xing)是(shi)高速(su)自轉的(de)中(zhong)(zhong)子星(xing)(xing),但并(bing)不(bu)是(shi)所(suo)有的(de)中(zhong)(zhong)子星(xing)(xing)都是(shi)脈沖(chong)星(xing)(xing)。因為當中(zhong)(zhong)子星(xing)(xing)的(de)輻射束不(bu)掃過地球(qiu)時,我們就(jiu)接收不(bu)到(dao)脈沖(chong)信號,此時中(zhong)(zhong)子星(xing)(xing)就(jiu)不(bu)表(biao)現為脈沖(chong)星(xing)(xing)了。

脈沖星(xing)的一般符號是(shi)PSR。例如,第一個(ge)脈沖星(xing)就記(ji)為PSR1919+21。1919表示這(zhe)個(ge)脈沖星(xing)的赤經是(shi)19小時19分;+21表示脈沖星(xing)的赤緯是(shi)北緯21度。

雙脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)PSRJ0737-3039A/B的(de)(de)(de)發現,讓人(ren)們欣喜(xi)若狂。它是(shi)由(you)兩個脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)形成的(de)(de)(de)雙星(xing)(xing)系(xi)統。能(neng)夠發現雙脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)系(xi)統,確實是(shi)非常幸運的(de)(de)(de)事情。對(dui)PSRJ0737-3039A進行計(ji)算以后(hou),科學(xue)家預言它的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)輪廓形狀會(hui)發生(sheng)較快的(de)(de)(de)演化,甚至預言在2020年左右,它的(de)(de)(de)光(guang)束會(hui)由(you)于(yu)軸線進動而從(cong)我們的(de)(de)(de)視線中(zhong)消(xiao)失,但是(shi),仔(zi)細的(de)(de)(de)觀測結果顯(xian)示,預期的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)輪廓形狀根本就沒(mei)有發生(sheng)變化,這(zhe)對(dui)科學(xue)家的(de)(de)(de)打擊(ji)可是(shi)不小。預言的(de)(de)(de)失敗(bai)讓我們感到,脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)燈塔模型似乎存在著問題。

脈沖原因

盡管(guan)還沒有(you)十(shi)分有(you)力的(de)證(zheng)據,但是全(quan)世界的(de)脈(mo)沖(chong)星(xing)專家都(dou)相信(xin),脈(mo)沖(chong)星(xing)并非(fei)或(huo)明或(huo)暗地(di)(di)閃爍發光(guang),而是發射(she)出恒(heng)定的(de)能量(liang)流(liu)。只是這(zhe)一能量(liang)就像手電筒(tong)的(de)光(guang)線那(nei)樣(yang)匯聚成一束(shu)非(fei)常(chang)窄的(de)光(guang)束(shu),從星(xing)體的(de)磁(ci)極發射(she)出來(lai)。中(zhong)子星(xing)的(de)磁(ci)軸與旋轉軸之間成一定角(jiao)度(這(zhe)與地(di)(di)球的(de)磁(ci)北極地(di)(di)理北極位置略有(you)不同一樣(yang))。星(xing)體旋轉時,這(zhe)一光(guang)束(shu)就象燈(deng)塔的(de)光(guang)束(shu)或(huo)救護車警燈(deng)一樣(yang),掃過太空。只有(you)當此光(guang)束(shu)直接照射(she)到地(di)(di)球時,我們(men)才(cai)能用某些望遠鏡探(tan)測到脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)信(xin)號(hao)。這(zhe)樣(yang)一來(lai),恒(heng)流(liu)的(de)光(guang)束(shu)就變(bian)成了脈(mo)沖(chong)光(guang)。 

幾乎所有(you)的(de)(de)(de)專家都相信上(shang)述這種燈塔模型。但是也(ye)有(you)“離(li)經叛道”的(de)(de)(de)不同意(yi)見被提(ti)了(le)出(chu)來(lai)。新的(de)(de)(de)觀點認為脈沖(chong)(chong)星的(de)(de)(de)發光不是源自它的(de)(de)(de)磁(ci)極,而是來(lai)自它的(de)(de)(de)周圍。同時認為,脈沖(chong)(chong)星發出(chu)脈沖(chong)(chong)光是因為它的(de)(de)(de)磁(ci)場在(zai)高速地(di)翻轉振蕩,激變的(de)(de)(de)磁(ci)場造成星體周圍出(chu)現了(le)極高的(de)(de)(de)感生(sheng)電(dian)場。這個感生(sheng)電(dian)場的(de)(de)(de)峰(feng)值出(chu)現在(zai)磁(ci)場過零點附(fu)近,并(bing)且加速帶電(dian)粒子使(shi)其發出(chu)同步輻射(she)。這就可以解釋脈沖(chong)(chong)信號(hao)的(de)(de)(de)產生(sheng)機理。

磁(ci)場(chang)(chang)振蕩模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點在(zai)于有(you)太(tai)陽這個(ge)低頻(pin)振蕩的(de)(de)(de)(de)(de)樣板。我們(men)知道(dao),太(tai)陽磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)方向每過11年就會(hui)翻轉一次(ci),如果太(tai)陽塌縮成了中子星(xing),它的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周期可以縮短到秒(miao)級(ji)甚至毫(hao)秒(miao)級(ji),同(tong)時,它的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)翻轉周期也可能達到毫(hao)秒(miao)級(ji)。電磁(ci)振蕩模(mo)型(xing)遇(yu)到的(de)(de)(de)(de)(de)問題在(zai)于如下疑問:星(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)能那么快(kuai)地翻轉嗎?當然,燈塔模(mo)型(xing)也有(you)它的(de)(de)(de)(de)(de)問題:磁(ci)鐵高(gao)速旋轉的(de)(de)(de)(de)(de)時候,真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)能從磁(ci)極發光(guang)嗎?

脈(mo)沖信(xin)號的(de)(de)(de)輻(fu)射,曾(ceng)經被認為是(shi)中(zhong)子星(xing)的(de)(de)(de)極端磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)特(te)有(you)行為。但是(shi)后來人們發現,在某些主序星(xing)上,比如超冷(leng)星(xing)TVLM 513-46546和化(hua)學特(te)殊星(xing)CU Virginis,都發現了非常相似的(de)(de)(de)脈(mo)沖輻(fu)射,而這些星(xing)體(ti)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場都很(hen)低(di)(數千高斯)。這對磁(ci)(ci)場震(zhen)蕩模型是(shi)有(you)利的(de)(de)(de)。因(yin)為磁(ci)(ci)場震(zhen)蕩模型降(jiang)低(di)了對磁(ci)(ci)場強度的(de)(de)(de)要求(qiu)。

絕大多數的(de)脈沖星(xing)可以在射電(dian)波(bo)(bo)段被(bei)觀(guan)測(ce)(ce)到。少數的(de)脈沖星(xing)也能在可見光、X射線(xian)甚至(zhi)γ射線(xian)波(bo)(bo)段內被(bei)觀(guan)測(ce)(ce)到,例如(ru)著名的(de)蟹狀脈沖星(xing)就可以在射電(dian)到γ射線(xian)的(de)各(ge)個波(bo)(bo)段內被(bei)觀(guan)測(ce)(ce)到。

發現

1967年10月,劍橋大學卡文迪許實驗室的安東尼·休伊什教授的研究生——24歲的喬絲琳·貝(bei)(bei)爾(er)檢(jian)測(ce)射電望遠鏡收到的(de)(de)(de)信(xin)號時(shi)無意(yi)中發(fa)(fa)現(xian)(xian)了一(yi)(yi)些有規律(lv)的(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信(xin)號,它們(men)的(de)(de)(de)周期十分穩定,為(wei)(wei)1.337秒。起初(chu)她 以為(wei)(wei)這(zhe)是外星(xing)人(ren)(ren)“小綠人(ren)(ren)(LGM)”發(fa)(fa)來的(de)(de)(de)信(xin)號,但(dan)在(zai)接下來不到半(ban)年(nian)(nian)的(de)(de)(de)時(shi)間里(li),又陸陸續續發(fa)(fa)現(xian)(xian)了數(shu)個這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信(xin)號。后(hou)來人(ren)(ren)們(men)確認這(zhe)是一(yi)(yi)類(lei)新的(de)(de)(de)天體(ti),并把它命名(ming)為(wei)(wei)脈(mo)沖(chong)星(xing)(Pulsar,又稱(cheng)波(bo)(bo)霎)。脈(mo)沖(chong)星(xing)與(yu)類(lei)星(xing)體(ti)、宇宙微(wei)波(bo)(bo)背(bei)景輻射、星(xing)際有機分子(zi)一(yi)(yi)道,并稱(cheng)為(wei)(wei)20世(shi)紀60年(nian)(nian)代天文學“四大發(fa)(fa)現(xian)(xian)”。安東尼·休(xiu)伊什教授(shou)本(ben)人(ren)(ren)也因脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)而榮獲1974年(nian)(nian)的(de)(de)(de)諾(nuo)貝(bei)(bei)爾(er)物(wu)理學獎,盡(jin)管人(ren)(ren)們(men)對貝(bei)(bei)爾(er)小姐(jie)未(wei)能獲獎而頗有微(wei)詞。

1997年拍攝的(de)(de)美國電影《超時(shi)空接(jie)觸》(Contact)中女主(zhu)角破譯了(le)來自外(wai)太空的(de)(de)有規(gui)律的(de)(de)信號,并據此制成了(le)特殊的(de)(de)機器。但第一次確定乘(cheng)坐(zuo)機器與外(wai)星智慧聯系(xi)的(de)(de)人選(xuan)時(shi),卻沒有選(xuan)她。這段情節(jie)被(bei)認為是影射了(le)貝(bei)爾小姐沒有獲得(de)諾貝(bei)爾獎的(de)(de)事情。

15歲女生發現新脈沖星(xing)

一(yi)(yi)(yi)名西(xi)維(wei)吉(ji)尼亞(ya)的(de)(de)高(gao)中學(xue)(xue)生,使(shi)用來自綠灣射(she)(she)電天文(wen)望遠鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,簡寫GBT)的(de)(de)數據,發(fa)現(xian)了(le)一(yi)(yi)(yi)個新脈沖星(xing)(xing)。 Shay Bloxton,15歲,參與(yu)了(le)一(yi)(yi)(yi)個讓學(xue)(xue)生分(fen)析射(she)(she)電望遠鏡數據的(de)(de)項(xiang)目,于2009年10月15日(ri)發(fa)現(xian)了(le)一(yi)(yi)(yi)個可能是脈沖星(xing)(xing)的(de)(de)天體(ti)(ti)。她和NRAO天文(wen)臺(tai)的(de)(de)天文(wen)學(xue)(xue)家(jia)在(zai)一(yi)(yi)(yi)個月后再次(ci)觀(guan)察了(le)該天體(ti)(ti),證實(shi)它確(que)實(shi)是一(yi)(yi)(yi)顆脈沖星(xing)(xing)。Bloxton表示十分(fen)興奮(fen),她在(zai)11月份前往綠灣,參加跟蹤觀(guan)察。她所參與(yu)的(de)(de)項(xiang)目叫Pulsar Search Collaboratory(PSC),是美(mei)國國家(jia)射(she)(she)電天文(wen)臺(tai)和西(xi)維(wei)吉(ji)尼亞(ya)大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)聯合項(xiang)目。科學(xue)(xue)家(jia)首次(ci)發(fa)現(xian)脈沖星(xing)(xing)是在(zai)1967年。去(qu)年末,另(ling)一(yi)(yi)(yi)名來自South Harrison高(gao)中的(de)(de)西(xi)維(wei)吉(ji)尼亞(ya)學(xue)(xue)生,也在(zai)參與(yu)PSC項(xiang)目時(shi)發(fa)現(xian)了(le)一(yi)(yi)(yi)個類似(si)脈沖星(xing)(xing)的(de)(de)天體(ti)(ti)。

特征

錐形掃射1968年有人提(ti)出(chu)脈沖星是快速旋轉(zhuan)(zhuan)的中子(zi)星。中子(zi)星具有強(qiang)磁場,運(yun)動(dong)的帶電(dian)粒(li)子(zi)發(fa)出(chu)同(tong)步輻射,形成與(yu)中子(zi)星一(yi)起轉(zhuan)(zhuan)動(dong)的射電(dian)波束。由于中子(zi)星的自轉(zhuan)(zhuan)軸和磁軸一(yi)般(ban)并不重合(he),每(mei)當射電(dian)波束掃過地(di)球時(shi),就接收到一(yi)個脈沖。

恒(heng)星(xing)(xing)在演化(hua)末期,缺乏繼續(xu)燃燒所需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核(he)反(fan)應原(yuan)料,內部輻射壓(ya)(ya)降(jiang)低(di),由于其(qi)自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)作(zuo)用逐漸坍縮(suo)。質(zhi)量(liang)不夠大(約數倍(bei)(bei)太陽質(zhi)量(liang))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)坍縮(suo)后依(yi)靠(kao)電(dian)(dian)子(zi)簡并(bing)(bing)壓(ya)(ya)力(li)與引(yin)力(li)相抗衡,成為白矮星(xing)(xing),而(er)(er)在質(zhi)量(liang)比這還(huan)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)里面,電(dian)(dian)子(zi)被壓(ya)(ya)入(ru)原(yuan)子(zi)核(he),形成中(zhong)子(zi),這時(shi)(shi)候(hou)恒(heng)星(xing)(xing)依(yi)靠(kao)中(zhong)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡并(bing)(bing)壓(ya)(ya)與引(yin)力(li)保持平(ping)(ping)衡,這就是中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)。典型(xing)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半徑只有(you)幾公(gong)里到(dao)十幾公(gong)里,質(zhi)量(liang)卻在1-2倍(bei)(bei)太陽質(zhi)量(liang)之間,因(yin)(yin)此其(qi)密度(du)(du)(du)可(ke)以達到(dao)每(mei)立方厘(li)米上(shang)億噸。由于恒(heng)星(xing)(xing)在坍縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)角(jiao)動量(liang)守恒(heng),坍縮(suo)成半徑很小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)后自轉速(su)度(du)(du)(du)往往非(fei)常(chang)(chang)快。又因(yin)(yin)為恒(heng)星(xing)(xing)磁(ci)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)軸與自轉軸通常(chang)(chang)不平(ping)(ping)行,有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾角(jiao)甚(shen)至(zhi)達到(dao)90度(du)(du)(du),而(er)(er)電(dian)(dian)磁(ci)波只能從磁(ci)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置發射出來,形成圓錐形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻射區。

此外在持脈(mo)沖星(xing)(xing)便(bian)是中(zhong)子星(xing)(xing)的(de)證據中(zhong),其中(zhong)一個(ge)便(bian)是我(wo)們(men)在蟹狀星(xing)(xing)云(M1;原天(tian)關客(ke)星(xing)(xing),SN 1054)確實也發現了一個(ge)周期約(yue)0.033s的(de)波霎(sha)。

脈沖星靠消耗自轉能而彌補輻射出去的能量,因而自轉會逐漸放慢。但是這種變慢非常緩慢,以致于信號周(zhou)期的精確度能夠超過原子鐘。而從(cong)脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)的周(zhou)期就可以推測出(chu)其(qi)年齡的大小(xiao),周(zhou)期越短的脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)越年輕。

脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)特征除高速自轉(zhuan)外,還具有(you)極強的(de)磁場,電子(zi)從磁極射出(chu),輻射具有(you)很強的(de)方向性。由(you)于脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)自轉(zhuan)軸和它的(de)磁軸不(bu)重合,在自轉(zhuan)中(zhong),當輻射向著(zhu)觀(guan)測者時(shi),觀(guan)測者就接收(shou)到了(le)脈(mo)沖(chong)。到1999年,已發現1000顆(ke)脈(mo)沖(chong)星(xing)。

毫秒脈沖星(Millisecond pulsar)

20世紀80年(nian)代,由發現了一(yi)類(lei)所謂的(de)毫(hao)秒(miao)脈(mo)沖星(xing)(xing),它們(men)的(de)周期太短了,只有毫(hao)秒(miao)量級,之前的(de)儀器雖然能探測(ce)到,但是很難將脈(mo)沖分辨出來。研究(jiu)發現毫(hao)秒(miao)脈(mo)沖星(xing)(xing)并不年(nian)輕,這(zhe)就對傳統的(de)“周期越短越年(nian)輕”的(de)理論提出了挑戰。進一(yi)步的(de)研究(jiu)發現毫(hao)秒(miao)脈(mo)沖星(xing)(xing)與密近雙星(xing)(xing)有關。

著名的脈沖星

人類發現(xian)的第一顆(ke)脈沖星:PSR1919+21,也(ye)就是上文(wen)貝爾小姐發現(xian)的那顆(ke)脈沖星,位(wei)于狐貍座方向,周(zhou)期為1.33730119227秒(miao)。

人類發(fa)現(xian)的第一顆(ke)脈沖雙星:PSR B1913+16

人(ren)類(lei)發現的第一顆毫秒脈沖星:PSR B1937+21

人類(lei)發(fa)現的第一顆帶有行星(xing)系統的脈沖星(xing):PSR B1257+12

人類發現的第一顆(ke)雙脈沖星系統(tong):PSRJ0737-3039

命名規則

脈(mo)(mo)沖星的(de)命名由(you)脈(mo)(mo)沖星英文pulsar的(de)縮寫PSR加上其赤(chi)(chi)經赤(chi)(chi)緯(wei)坐標組成。如PSR B1937+21,1937是(shi)指(zhi)該(gai)脈(mo)(mo)沖星位于赤(chi)(chi)經19 37 ,+21是(shi)指(zhi)其位于赤(chi)(chi)緯(wei)+21°,B意(yi)味著赤(chi)(chi)經赤(chi)(chi)緯(wei)值是(shi)歸算到(dao)歷(li)元(yuan)(yuan)1950年的(de)值。此外(wai),J則表示赤(chi)(chi)經赤(chi)(chi)緯(wei)值是(shi)歸算到(dao)歷(li)元(yuan)(yuan)2000年的(de)值。

有關故事

脈沖星被認為(wei)是(shi)“死亡之(zhi)星”,是(shi)恒星在超(chao)新星階段爆發(fa)(fa)后的(de)(de)產物。超(chao)新星爆發(fa)(fa)之(zhi)后,就只剩下了一個“核”,僅有(you)幾十(shi)公里大(da)小,它的(de)(de)旋轉速度很快,有(you)的(de)(de)甚至可(ke)以達到(dao)每秒714圈(quan)。在旋轉過程中,它的(de)(de)磁場會使(shi)它形(xing)成(cheng)強(qiang)烈(lie)(lie)的(de)(de)電(dian)波向外(wai)界輻射,脈沖星就像是(shi)宇(yu)宙(zhou)中的(de)(de)燈塔,源源不斷地(di)向外(wai)界發(fa)(fa)射電(dian)磁波,這種電(dian)磁波是(shi)間歇性的(de)(de),而(er)且有(you)著很強(qiang)的(de)(de)規律性。正是(shi)由于(yu)其強(qiang)烈(lie)(lie)的(de)(de)規律性,脈沖星被認為(wei)是(shi)宇(yu)宙(zhou)中最精確的(de)(de)時鐘。

脈沖星(xing)的(de)存在(zai)是(shi)過去人們(men)沒有預料到(dao)的(de),它的(de)性質如此奇特,以(yi)至于(yu)人們(men)在(zai)對它的(de)認識過程中(zhong)產生了很多故事(shi)。

發現脈沖星

脈(mo)沖星(xing)剛發現的(de)時候,人(ren)們以為那是外星(xing)人(ren)向我們發射(she)的(de)電磁波,他們在(zai)尋(xun)求(qiu)宇宙(zhou)中(zhong)的(de)知(zhi)音。

1967年,英國劍橋新建造了射(she)電望遠(yuan)(yuan)鏡,這(zhe)是(shi)(shi)一種新型的(de)(de)(de)望遠(yuan)(yuan)鏡,它(ta)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)是(shi)(shi)觀測射(she)電輻射(she)受(shou)行星際(ji)物質的(de)(de)(de)影響。整個(ge)(ge)裝(zhuang)置不能移動,只能依靠各天(tian)區的(de)(de)(de)周日(ri)運(yun)動進入望遠(yuan)(yuan)鏡的(de)(de)(de)視場而進行逐條掃描。1967年7月,這(zhe)臺儀器(qi)正式投入使用(yong),接受(shou)波長為3.7米。用(yong)望遠(yuan)(yuan)鏡觀測并擔(dan)任繁重記(ji)錄處理的(de)(de)(de)是(shi)(shi)休伊(yi)什的(de)(de)(de)女博士研究生喬斯琳·貝(bei)爾。在觀測的(de)(de)(de)過程中,細心(xin)的(de)(de)(de)貝(bei)爾小(xiao)姐(jie)發現(xian)了一系列的(de)(de)(de)奇怪的(de)(de)(de)脈沖,這(zhe)些脈沖的(de)(de)(de)時(shi)間間距精確(que)的(de)(de)(de)相等。貝(bei)爾小(xiao)姐(jie)立(li)刻把這(zhe)個(ge)(ge)消息報告給她的(de)(de)(de)導(dao)師休伊(yi)什,休伊(yi)什認(ren)為這(zhe)是(shi)(shi)受(shou)到了地球上某種電波的(de)(de)(de)影響。但(dan)是(shi)(shi),第(di)二(er)天(tian),也(ye)(ye)是(shi)(shi)同一時(shi)間,也(ye)(ye)是(shi)(shi)同一個(ge)(ge)天(tian)區,那(nei)個(ge)(ge)神秘的(de)(de)(de)脈沖信號(hao)(hao)再次出現(xian)。這(zhe)一次可以證明,這(zhe)個(ge)(ge)奇怪的(de)(de)(de)信號(hao)(hao)不是(shi)(shi)來(lai)自于地球,它(ta)確(que)實是(shi)(shi)來(lai)自于天(tian)外。

這(zhe)(zhe)是(shi)不(bu)是(shi)外星(xing)人(ren)向我(wo)們發(fa)出的(de)(de)文明信號呢(ni),新聞媒體對這(zhe)(zhe)個問題投入了(le)極大(da)的(de)(de)熱情,不(bu)久(jiu),貝(bei)爾(er)(er)又發(fa)現(xian)了(le)天空中的(de)(de)另外幾個這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)天區,最(zui)后終于(yu)證(zheng)明,這(zhe)(zhe)是(shi)一種新型的(de)(de)還不(bu)被人(ren)們認識的(de)(de)天體——脈沖(chong)(chong)星(xing)。1974年,這(zhe)(zhe)項(xiang)新發(fa)現(xian)獲(huo)得了(le)諾貝(bei)爾(er)(er)物理獎(jiang),獎(jiang)項(xiang)頒給了(le)休伊什,以獎(jiang)勵他所領導的(de)(de)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)發(fa)現(xian)了(le)脈沖(chong)(chong)星(xing)。令人(ren)遺憾的(de)(de)是(shi),脈沖(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)直接(jie)發(fa)現(xian)者,喬斯琳.貝(bei)爾(er)(er)小(xiao)姐不(bu)在(zai)獲(huo)獎(jiang)人(ren)員之列(lie)。事實(shi)上,在(zai)脈沖(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)發(fa)現(xian)中,起關鍵作用(yong)的(de)(de)應該是(shi)貝(bei)爾(er)(er)小(xiao)姐的(de)(de)嚴謹(jin)的(de)(de)科學態度和極度細心的(de)(de)觀測(ce)。

中學生發現脈沖星

從事天文研究的(de)都是(shi)(shi)(shi)專(zhuan)(zhuan)業天文學(xue)(xue)家,他(ta)們有(you)豐富的(de)研究經驗,也有(you)專(zhuan)(zhuan)業的(de)研究設(she)備,所以他(ta)們可(ke)以取(qu)得驕人的(de)成績。但是(shi)(shi)(shi),在脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)發(fa)(fa)現(xian)歷(li)史上,卻有(you)著一(yi)(yi)個特別(bie)的(de)例子,這(zhe)(zhe)個例子就是(shi)(shi)(shi)三(san)名中學(xue)(xue)生(sheng)發(fa)(fa)現(xian)了一(yi)(yi)顆(ke)脈(mo)沖星(xing)(xing)。通常情(qing)況(kuang)下(xia),超新星(xing)(xing)爆(bao)發(fa)(fa)后,會在原來的(de)遺址上留下(xia)來一(yi)(yi)顆(ke)恒星(xing)(xing)的(de)殘骸,這(zhe)(zhe)樣的(de)殘骸很可(ke)能就是(shi)(shi)(shi)脈(mo)沖星(xing)(xing),但是(shi)(shi)(shi),科(ke)學(xue)(xue)家沒(mei)有(you)注(zhu)意(yi)到這(zhe)(zhe)個問(wen)題,卻讓三(san)名中學(xue)(xue)生(sheng)發(fa)(fa)現(xian)了。于是(shi)(shi)(shi),這(zhe)(zhe)三(san)個中學(xue)(xue)生(sheng)獲得了西門(men)子-西屋科(ke)學(xue)(xue)和技(ji)術競賽大獎。

在(zai)(zai)美國北卡羅來納州(zhou),有三名中學(xue)生,他們都是天(tian)(tian)文(wen)發燒(shao)友,經(jing)常在(zai)(zai)一(yi)起(qi)探討(tao)天(tian)(tian)文(wen)問(wen)題(ti),錢德拉(la)塞卡空間望(wang)遠(yuan)鏡發回的(de)(de)資料引起(qi)了他們的(de)(de)興趣,他們發現(xian)在(zai)(zai)IC443的(de)(de)超新星(xing)遺跡有些(xie)特別,似乎有一(yi)個(ge)點(dian)狀的(de)(de)X射線源(yuan)存在(zai)(zai),這(zhe)表明(ming)那里很可(ke)能會有一(yi)顆(ke)脈沖(chong)星(xing)。他們把這(zhe)個(ge)消息報告給了專業天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家(jia)(jia)。結(jie)果,這(zhe)個(ge)發現(xian)獲得了專家(jia)(jia)的(de)(de)認(ren)可(ke),麻省(sheng)理工學(xue)院脈沖(chong)星(xing)專家(jia)(jia)布賴恩博(bo)士對(dui)這(zhe)些(xie)中學(xue)生的(de)(de)成果評價說:“這(zhe)是一(yi)個(ge)實(shi)(shi)實(shi)(shi)在(zai)(zai)在(zai)(zai)的(de)(de)科學(xue)發現(xian)。有關人員都應該對(dui)此成就感到驕(jiao)傲。”

脈沖星實在是一種奇異(yi)的(de)(de)天(tian)體,人們(men)對它的(de)(de)各種特性(xing)還沒(mei)有完全了解(jie),很多發現(xian)都是事先沒(mei)有預料到的(de)(de)。隨(sui)著人們(men)對它的(de)(de)了解(jie)越來越多,這方面的(de)(de)理論建設(she)也就(jiu)會越來越完善,故事也許不會再發生。

那是(shi)(shi)1967年8月(yue),劍橋射(she)電天(tian)文臺的(de)(de)(de)女研究生(sheng)貝(bei)爾在(zai)紛亂的(de)(de)(de)記錄紙帶上察覺到(dao)一(yi)個(ge)(ge)奇(qi)怪的(de)(de)(de)“干擾(rao)”信(xin)號,經(jing)多(duo)次反復鉆研,她(ta)成(cheng)功地(di)認證:地(di)球(qiu)每(mei)隔1.33秒(miao)接(jie)收到(dao)一(yi)個(ge)(ge)極其(qi)規則的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)。得知這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)驚人(ren)消(xiao)息(xi),她(ta)的(de)(de)(de)導師休伊什(shen)曾懷疑這(zhe)(zhe)(zhe)可(ke)能是(shi)(shi)外星(xing)(xing)人(ren)——“小(xiao)(xiao)綠(lv)人(ren)”——發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)摩爾斯(si)電碼,他們可(ke)能在(zai)向(xiang)(xiang)地(di)球(qiu)問(wen)候。但是(shi)(shi),進一(yi)步的(de)(de)(de)測量表(biao)明,這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)天(tian)體發(fa)出(chu)脈(mo)(mo)沖(chong)的(de)(de)(de)頻率精確得令人(ren)難以置信(xin),并(bing)沒(mei)有(you)(you)電碼的(de)(de)(de)明顯豐富(fu)信(xin)息(xi)。接(jie)下來,貝(bei)爾又找出(chu)了(le)(le)(le)另外3個(ge)(ge)類似(si)的(de)(de)(de)源,所(suo)以排除了(le)(le)(le)外星(xing)(xing)人(ren)信(xin)號,因(yin)為(wei)不可(ke)能有(you)(you)三個(ge)(ge)“小(xiao)(xiao)綠(lv)人(ren)”在(zai)不同方向(xiang)(xiang)、同時向(xiang)(xiang)地(di)球(qiu)發(fa)射(she)穩定頻率信(xin)號。再經(jing)過認真仔細研究,1968年2月(yue),貝(bei)爾和(he)休伊什(shen)聯(lian)名(ming)在(zai)英(ying)國《自然(ran)》雜志上報告了(le)(le)(le)新型天(tian)體——脈(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)發(fa)現(xian),并(bing)認為(wei)脈(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)就是(shi)(shi)物理(li)學(xue)家預言(yan)的(de)(de)(de)超(chao)級致密(mi)的(de)(de)(de)、接(jie)近(jin)黑(hei)洞的(de)(de)(de)奇(qi)異天(tian)體,其(qi)半徑大約(yue)10公里,其(qi)密(mi)度相當于將整個(ge)(ge)太陽壓縮到(dao)北(bei)京市區的(de)(de)(de)范圍,因(yin)此具有(you)(you)超(chao)強(qiang)的(de)(de)(de)引力場。乒乓球(qiu)大小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(xing)物質(zhi)相當于地(di)球(qiu)上一(yi)座山的(de)(de)(de)重量。這(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)(shi)20世紀(ji)激動人(ren)心(xin)的(de)(de)(de)重大發(fa)現(xian),為(wei)人(ren)類探索自然(ran)開辟了(le)(le)(le)新的(de)(de)(de)領域,而且對現(xian)代物理(li)學(xue)的(de)(de)(de)發(fa)展產生(sheng)了(le)(le)(le)深遠影(ying)響,成(cheng)為(wei)上世紀(ji)60年代天(tian)文學(xue)的(de)(de)(de)四大發(fa)現(xian)之一(yi)。

然而(er),榮(rong)譽出現了(le)(le)歸屬爭議。1974年諾(nuo)貝爾(er)(er)(er)物理(li)學(xue)(xue)獎(jiang)(jiang)桂冠只戴在(zai)導(dao)(dao)師休(xiu)伊(yi)(yi)什(shen)(shen)的(de)(de)(de)頭上,完全忽略了(le)(le)學(xue)(xue)生貝爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)貢(gong)獻(xian),輿論一(yi)(yi)片嘩然。英國(guo)著名(ming)(ming)天文(wen)學(xue)(xue)家(jia)霍伊(yi)(yi)爾(er)(er)(er)爵士(shi)(shi)在(zai)倫敦(dun)《泰晤士(shi)(shi)報》發(fa)(fa)表談話,他認(ren)為(wei),貝爾(er)(er)(er)應同休(xiu)伊(yi)(yi)什(shen)(shen)共享諾(nuo)貝爾(er)(er)(er)獎(jiang)(jiang),并(bing)對(dui)諾(nuo)貝爾(er)(er)(er)獎(jiang)(jiang)委員會授獎(jiang)(jiang)前的(de)(de)(de)調查(cha)工作欠周密提出了(le)(le)批評,甚(shen)至認(ren)為(wei)此事(shi)件是諾(nuo)貝爾(er)(er)(er)獎(jiang)(jiang)歷史(shi)上一(yi)(yi)樁丑聞、性別歧視案(an)。霍伊(yi)(yi)爾(er)(er)(er)還(huan)認(ren)為(wei),貝爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現是非常(chang)重(zhong)要的(de)(de)(de),但她的(de)(de)(de)導(dao)(dao)師竟把這一(yi)(yi)發(fa)(fa)現扣壓半年,從客觀上講就是一(yi)(yi)種盜竊。更有學(xue)(xue)者指出,“貝爾(er)(er)(er)小(xiao)姐作出的(de)(de)(de)卓越發(fa)(fa)現,讓她的(de)(de)(de)導(dao)(dao)師休(xiu)伊(yi)(yi)什(shen)(shen)贏得了(le)(le)諾(nuo)貝爾(er)(er)(er)物理(li)獎(jiang)(jiang)”。著名(ming)(ming)天文(wen)學(xue)(xue)家(jia)曼徹斯(si)特和泰勒所著《脈沖(chong)星》一(yi)(yi)書的(de)(de)(de)扉頁上寫(xie)道:“獻(xian)給(gei)喬(qiao)瑟琳·貝爾(er)(er)(er),沒有她的(de)(de)(de)聰明和執(zhi)著,我們不能獲得脈沖(chong)星的(de)(de)(de)喜悅(yue)。”。霍金在(zai)《時間簡史(shi)》一(yi)(yi)書中,也只說脈沖(chong)星是貝爾(er)(er)(er)發(fa)(fa)現的(de)(de)(de),不提休(xiu)伊(yi)(yi)什(shen)(shen)。

關于(yu)脈沖星(xing)真(zhen)正發現(xian)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)爭論(lun)和對諾貝爾獎委員會的(de)(de)(de)(de)(de)質疑,已經歷了(le)40年。40年后的(de)(de)(de)(de)(de)今天,它再次成為關注話題。回(hui)首往(wang)事,作為導師的(de)(de)(de)(de)(de)休伊什獲(huo)得了(le)諾貝爾獎,無可厚非,但貝爾失去殊榮(rong),卻令人感到惋惜。如(ru)果(guo)沒有貝爾對“干擾”信號(hao)一絲不(bu)茍的(de)(de)(de)(de)(de)追究(jiu),他(ta)們可能錯過脈沖星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)。若把諾貝爾獎“競賽(sai)”比作科學(xue)“奧運會”,那么,40年前的(de)(de)(de)(de)(de)“裁判”們顯然吹(chui)了(le)“黑哨”,至少是誤(wu)判,這(zhe)玷污(wu)了(le)諾貝爾獎的(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)公正權威性(xing)。

貝爾(er)訪問北京期間,筆(bi)者與她(ta)(ta)(ta)(ta)談起脈沖(chong)星(xing)的發(fa)現經歷和(he)(he)對(dui)諾(nuo)貝爾(er)獎(jiang)的看(kan)法,她(ta)(ta)(ta)(ta)說,脈沖(chong)星(xing)發(fa)現后(hou)不久(jiu),她(ta)(ta)(ta)(ta)就(jiu)被迫(po)離開(kai)了(le)劍橋(qiao)大學(xue)。沉(chen)默稍許,她(ta)(ta)(ta)(ta)直言(yan),上(shang)世(shi)(shi)紀60年(nian)(nian)代(dai),科學(xue)機構普遍存在(zai)忽視學(xue)生(sheng)貢獻的傾(qing)向,特別是(shi)女學(xue)生(sheng)。導師經常以(yi)“上(shang)級領導”自居(ju),將學(xue)生(sheng)成果竊(qie)為己有,然(ran)后(hou)想辦(ban)法把學(xue)生(sheng)一(yi)腳踢(ti)開(kai)。然(ran)而,1993年(nian)(nian),兩位美國(guo)天文學(xue)家因發(fa)現脈沖(chong)星(xing)雙星(xing)而榮獲(huo)諾(nuo)貝爾(er)獎(jiang)時,諾(nuo)貝爾(er)獎(jiang)委員會格外精心,邀請(qing)貝爾(er)參加(jia)了(le)頒獎(jiang)儀式(shi),算是(shi)一(yi)種補償(chang)吧(ba)。1968年(nian)(nian),離開(kai)劍橋(qiao)后(hou),她(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)(he)休伊(yi)什沒(mei)有再合作,直到(dao)上(shang)世(shi)(shi)紀80年(nian)(nian)代(dai),他(ta)們才在(zai)一(yi)次國(guo)際(ji)會議(yi)上(shang)相(xiang)見(jian),并握手(shou)言(yan)和(he)(he)。脈沖(chong)星(xing)發(fa)現以(yi)來,除了(le)諾(nuo)貝爾(er)獎(jiang),她(ta)(ta)(ta)(ta)榮獲(huo)了(le)十幾項世(shi)(shi)界級科學(xue)獎(jiang),并成為科學(xue)大使。

最愚蠢的一腳

就在(zai)貝爾小姐發現(xian)射(she)(she)電脈沖之前,有位物理學家也把他(ta)的射(she)(she)電望遠鏡對準了(le)(le)太空,他(ta)觀測的位置是(shi)獵戶座(zuo)的一(yi)個脈沖星,他(ta)發現(xian)自動記錄儀(yi)在(zai)發生著顫(zhan)抖,這種顫(zhan)抖是(shi)有一(yi)定規(gui)律可循(xun)的,但是(shi)他(ta)并沒(mei)有留意這種情況,他(ta)以為自己的設備出了(le)(le)什么毛病,于是(shi),他(ta)對著儀(yi)器輕輕地踢了(le)(le)一(yi)腳,儀(yi)器的顫(zhan)抖消失了(le)(le),他(ta)就是(shi)這樣(yang)與(yu)發現(xian)脈沖星的桂冠(guan)擦(ca)肩而(er)過,與(yu)他(ta)一(yi)起擦(ca)肩而(er)過的,還有一(yi)筆諾貝爾獎金。

這最愚蠢(chun)的一(yi)腳,使他(ta)(ta)終身(shen)(shen)難忘(wang),后悔不已。他(ta)(ta)向貝爾(er)小姐講述了自(zi)己的故事。但(dan)他(ta)(ta)卻不愿意(yi)透露(lu)自(zi)己的身(shen)(shen)份。所以直到(dao)今(jin)天(tian),也(ye)沒有(you)人知道這位(wei)射電(dian)天(tian)文(wen)學家是(shi)誰(shui)。

搖擺舞

雖然(ran)脈沖星不是外星人(ren)(ren)發射的(de)(de)(de)信(xin)號,但是人(ren)(ren)們依(yi)然(ran)對外星人(ren)(ren)極感興(xing)趣,人(ren)(ren)們認為,如果有(you)外星人(ren)(ren)的(de)(de)(de)話,他(ta)們應該在一顆(ke)行星上(shang),于(yu)是,尋(xun)找(zhao)太(tai)陽系以外的(de)(de)(de)行星的(de)(de)(de)工作就從來沒(mei)有(you)停止過,許多人(ren)(ren)在這(zhe)條道路上(shang)艱難(nan)的(de)(de)(de)向(xiang)前摸索著,他(ta)們被稱為獵星人(ren)(ren)。第(di)一個發現太(tai)陽系以外行星的(de)(de)(de)不是這(zhe)些(xie)獵星人(ren)(ren),而是一位研究脈沖星的(de)(de)(de)科(ke)學家。

安德魯·林恩(en)(也有(you)人(ren)譯作 萊(lai)恩(en))是(shi)全球(qiu)發(fa)現脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)最多的人(ren)。林恩(en)發(fa)現了(le)一(yi)(yi)類奇怪的脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing),其脈(mo)沖(chong)總是(shi)會早(zao)到或晚到地(di)球(qiu)幾毫秒,這種(zhong)情況每半年就出現一(yi)(yi)次(ci),仿佛是(shi)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)會兒朝著我們(men)(men)而來(lai),一(yi)(yi)會兒又離開(kai)我們(men)(men)而去(qu),脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)好(hao)像是(shi)在(zai)(zai)跳搖擺(bai)舞(wu)。他把自己的這一(yi)(yi)發(fa)現發(fa)表(biao)在(zai)(zai)了(le)著名的科學(xue)雜(za)志《自然》上面,結果立即震(zhen)驚(jing)了(le)學(xue)術界。真是(shi)令人(ren)難以置信,林恩(en)在(zai)(zai)偶然間發(fa)現了(le)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)被行(xing)星(xing)(xing)(xing)引力牽(qian)引在(zai)(zai)跳搖擺(bai)舞(wu),這種(zhong)搖擺(bai)的證據(ju)表(biao)明,在(zai)(zai)這顆脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)的周圍,有(you)行(xing)星(xing)(xing)(xing)圍繞(rao)著它(ta)運行(xing)。這個發(fa)現讓那(nei)些(xie)獵星(xing)(xing)(xing)人(ren)極感興趣。

就在(zai)安(an)德魯·林恩即(ji)將(jiang)在(zai)美國天文學(xue)年(nian)會上發(fa)(fa)言前(qian)夕,為了充分準備(bei)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)研究(jiu)資料,他(ta)(ta)開始重(zhong)新檢(jian)查并修正有關數據(ju),但是(shi)(shi)這(zhe)個(ge)(ge)時候,他(ta)(ta)卻突然發(fa)(fa)現(xian)(xian)自(zi)己犯了一(yi)個(ge)(ge)錯誤(wu):他(ta)(ta)所發(fa)(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)“搖(yao)(yao)擺(bai)(bai)”,其實只是(shi)(shi)地球自(zi)身(shen)在(zai)環繞太陽運(yun)行(xing)過程中所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)“搖(yao)(yao)擺(bai)(bai)”。由于電腦(nao)出(chu)錯,先前(qian)未(wei)能考(kao)慮到這(zhe)一(yi)因(yin)素,所以才出(chu)現(xian)(xian)了脈沖星“搖(yao)(yao)擺(bai)(bai)”的(de)(de)(de)錯誤(wu)結論。林恩一(yi)下子(zi)呆(dai)了,他(ta)(ta)開始為自(zi)己的(de)(de)(de)愚蠢后悔不已(yi),最后,他(ta)(ta)終于作(zuo)出(chu)了痛苦的(de)(de)(de)選擇,必須公開承認這(zhe)一(yi)重(zhong)大失誤(wu)。

在美國天文學年會上,面對500位正期待著與他分享成功喜悅的同行們,林恩認錯了,他說:“很不幸,這是一個錯誤。”但是,讓他沒有料到的是,500位聽眾竟然全體起立,為林恩的誠實熱烈鼓掌。也就(jiu)是(shi)(shi)在這一(yi)天,也就(jiu)是(shi)(shi)在這次會議上(shang),還(huan)有另一(yi)個人,也準備了相(xiang)似的(de)發言(yan),他也是(shi)(shi)一(yi)位(wei)脈沖星觀測(ce)者,他的(de)名字叫做亞歷克斯·沃爾茲坎。

但與(yu)林(lin)恩不同的(de)是,他的(de)證(zheng)據確確實(shi)(shi)實(shi)(shi)地表明(ming),有(you)(you)一顆脈(mo)沖(chong)星(xing)不僅只(zhi)被一顆行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)所環(huan)繞(rao),而是具有(you)(you)一整套行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)系統!發(fa)言之前,沃爾茲坎有(you)(you)些(xie)(xie)忐忑不安,因為林(lin)恩的(de)認錯無(wu)疑(yi)更加(jia)強(qiang)化了(le)一種根(gen)深(shen)蒂固(gu)的(de)觀念;“脈(mo)沖(chong)星(xing)不可能有(you)(you)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)環(huan)繞(rao)”。不過(guo)這(zhe)(zhe)一次(ci),事實(shi)(shi)證(zheng)明(ming)沃爾茲坎是對(dui)的(de),他不僅發(fa)現了(le)脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)“搖擺”,而且(qie)計算出有(you)(you)3顆行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)在圍繞(rao)這(zhe)(zhe)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)運行(xing)(xing)(xing)(xing),并(bing)且(qie)這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)每200天就相會一次(ci),每一次(ci)其中兩顆較大(da)的(de)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)都會相互影響對(dui)方,這(zhe)(zhe)樣就使它們的(de)軌道(dao)發(fa)生一些(xie)(xie)微妙的(de)改(gai)變(bian)(bian)。正是這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)改(gai)變(bian)(bian),使他發(fa)現了(le)這(zhe)(zhe)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)擁有(you)(you)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)秘密(mi)。

脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)的行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)就是(shi)(shi)這樣被發現(xian)了,而(er)且它還是(shi)(shi)一個完整的行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)系統,但是(shi)(shi)這個時候,那些獵(lie)星(xing)(xing)(xing)(xing)人連(lian)一個太(tai)陽系以外的行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)也沒有(you)(you)找到,這樣的發現(xian)讓獵(lie)星(xing)(xing)(xing)(xing)人感到十分困(kun)惑(huo),因為脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)具(ju)有(you)(you)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing),這是(shi)(shi)天文學家過(guo)去沒有(you)(you)想到的。脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)爆發過(guo)的中子(zi)星(xing)(xing)(xing)(xing),他怎么可(ke)能會(hui)有(you)(you)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)呢?

第一個日外(wai)行星系(xi)統就是這(zhe)樣被發(fa)現了,由于它不(bu)符合現代的天文(wen)學理論,這(zhe)個發(fa)現總是讓人(ren)感到(dao)有些意外(wai)。

脈沖雙星

脈沖(chong)星擁(yong)有行星的發現(xian)雖然看起來顯得(de)意外,在這方面還有更加意外的發現(xian),那就是(shi)脈沖(chong)雙(shuang)星。

赫(he)(he)爾斯是(shi)個(ge)研究(jiu)生,他(ta)(ta)被當作泰勒的(de)(de)助手派往(wang)波多黎各的(de)(de)阿雷(lei)(lei)西博,用大射電(dian)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡觀測(ce)脈沖星,那是(shi)當時(shi)最好的(de)(de)射電(dian)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡,也許正是(shi)使用了這(zhe)個(ge)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡的(de)(de)原因,他(ta)(ta)發(fa)現了一(yi)(yi)種奇怪的(de)(de)電(dian)波,這(zhe)個(ge)時(shi)候距(ju)離第一(yi)(yi)顆(ke)脈沖星的(de)(de)發(fa)現僅僅過(guo)了七年,人們對脈沖星的(de)(de)了解還很膚淺,當時(shi)赫(he)(he)爾斯還不能立刻(ke)確(que)(que)信他(ta)(ta)所(suo)看到的(de)(de)周期變化就是(shi)事實(shi),經過(guo)反復(fu)觀測(ce)后(hou),他(ta)(ta)才(cai)確(que)(que)定該系統是(shi)雙體。他(ta)(ta)把這(zhe)個(ge)消息電(dian)告泰勒,泰勒立刻(ke)趕往(wang)阿雷(lei)(lei)西博,他(ta)(ta)們進一(yi)(yi)步(bu)研究(jiu)后(hou)認(ren)為這(zhe)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)脈沖雙星,并且一(yi)(yi)起(qi)確(que)(que)定了雙星的(de)(de)周期和兩顆(ke)天體之間的(de)(de)距(ju)離。

于是(shi)(shi),第一顆脈沖雙星就是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)樣被發現(xian)(xian)了,這(zhe)(zhe)個發現(xian)(xian)在1993年被授予(yu)諾貝爾(er)獎,這(zhe)(zhe)樣有關脈沖星的發現(xian)(xian)就有了兩項諾貝爾(er)獎。

雙脈沖星

2003年(nian)12月,Nature上(shang)的一篇研究報(bao)告(gao)宣布(bu)發(fa)現了脈沖星PSR J0737-3039,與看(kan)起來像是一顆中子(zi)星的恒(heng)星成對出現。一個月后,當來自澳大利亞(ya)Parkes天文望(wang)遠鏡(jing)的數據被重新(xin)分析時,研究人員(yuan)發(fa)現該中子(zi)星實際上(shang)也是另一顆脈沖星。所(suo)以這是第一個被發(fa)現的雙脈沖星體系,名稱是PSR J0737-3039 A/B。

脈沖雙星與雙脈沖星

脈(mo)沖(chong)(chong)雙星(xing)(xing)(xing)與(yu)雙脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)是有區(qu)別(bie)的。在(zai)脈(mo)沖(chong)(chong)雙星(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong)(tong)中,一(yi)個(ge)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)與(yu)另(ling)外一(yi)個(ge)非(fei)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)(可以(yi)是中子(zi)星(xing)(xing)(xing)、白(bai)矮(ai)星(xing)(xing)(xing)、甚至是普通的主序星(xing)(xing)(xing))相伴。在(zai)雙脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong)(tong)中,必須是兩個(ge)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)相伴。已(yi)經發(fa)現(xian)的脈(mo)沖(chong)(chong)雙星(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong)(tong)已(yi)經有120個(ge),而發(fa)現(xian)的雙脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong)(tong)只(zhi)有一(yi)個(ge)PSRJ0737-3039A/B。

研究意義

由于脈(mo)沖(chong)星是在蹋(ta)(ta)縮的(de)超新星的(de)殘骸中發現的(de),它(ta)們有助于我們了解星體蹋(ta)(ta)縮時(shi)發生(sheng)了什么情(qing)況(kuang)。還可通過對它(ta)們的(de)研究揭示(shi)宇宙誕生(sheng)和演變(bian)的(de)奧秘。而(er)且(qie),隨著時(shi)間(jian)的(de)推移,脈(mo)沖(chong)星的(de)行(xing)為方式也(ye)會發生(sheng)多(duo)種(zhong)多(duo)樣的(de)變(bian)化。

每顆脈(mo)沖星的(de)周(zhou)期并非恒定如一。我(wo)們(men)(men)能(neng)(neng)(neng)探測到的(de)是中(zhong)子星的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)能(neng)(neng)(neng)(電磁輻(fu)射(she)的(de)來源)。每當脈(mo)沖星發射(she)電磁輻(fu)射(she)后(hou),它(ta)就會(hui)失去一部分旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)能(neng)(neng)(neng),且轉(zhuan)速(su)下降(jiang)(jiang)。通過月復一月,年復一年地測量它(ta)們(men)(men)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)周(zhou)期,我(wo)們(men)(men)可(ke)以精確地推斷出它(ta)們(men)(men)的(de)轉(zhuan)速(su)降(jiang)(jiang)低了多(duo)少、在(zai)演變過程中(zhong)能(neng)(neng)(neng)量損(sun)失了多(duo)少,甚至還能(neng)(neng)(neng)夠(gou)推斷出在(zai)因轉(zhuan)速(su)太低而(er)無法發光之前,它(ta)們(men)(men)還能(neng)(neng)(neng)生存(cun)多(duo)長時間(jian)。

事實還證明,每顆脈沖星都(dou)有(you)與眾不同之(zhi)處。有(you)些亮度極高(gao);有(you)些會發(fa)生星震,頃(qing)刻間使(shi)轉速陡增;有(you)些在(zai)雙星軌道上有(you)伴星;還有(you)數十(shi)顆脈沖星轉速奇快(高(gao)達每秒鐘一千次)。每次新發(fa)現都(dou)會帶來一些新的、珍奇的資料(liao),科學(xue)家可以利(li)用這(zhe)些資料(liao)幫助(zhu)我們了解宇宙。

發現者

喬(qiao)斯林·貝爾(er)·博內爾(er)與1974年諾貝爾(er)物(wu)理學獎無緣

博內(nei)爾(er)是安東尼·休伊(yi)(yi)什(Antony Hewish)的(de)(de)(de)研究生,正是她(ta)首(shou)次發(fa)(fa)現(xian)了(le)脈沖星。1968年(nian),她(ta)和休伊(yi)(yi)什聯名在(zai)(zai)《自(zi)然》雜志上公布了(le)這一發(fa)(fa)現(xian)。1973年(nian),她(ta)們又共同(tong)(tong)得到(dao)了(le)美國富(fu)蘭克(ke)林管(guan)理(li)研究院(yuan)頒發(fa)(fa)的(de)(de)(de)邁克(ke)爾(er)遜獎章(zhang)。遺(yi)憾(han)的(de)(de)(de)是,就(jiu)在(zai)(zai)1974年(nian),當諾貝爾(er)獎第一次授(shou)予天(tian)文(wen)學家時(shi),博內(nei)爾(er)的(de)(de)(de)導(dao)師(shi)休伊(yi)(yi)什以及同(tong)(tong)事(shi)馬丁·賴爾(er)都榜上有(you)名,但(dan)(dan)她(ta)自(zi)己(ji)卻被拒在(zai)(zai)諾貝爾(er)的(de)(de)(de)殿堂之外。許多(duo)(duo)天(tian)文(wen)學家對(dui)此表示了(le)憤怒,但(dan)(dan)也(ye)有(you)人認(ren)為博內(nei)爾(er)僅(jin)僅(jin)是做(zuo)了(le)收集數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)工作,而休伊(yi)(yi)什對(dui)數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)解釋才是關鍵。博內(nei)爾(er)從來沒(mei)有(you)去爭論自(zi)己(ji)的(de)(de)(de)落選,但(dan)(dan)絕大(da)多(duo)(duo)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)報告都顯示,她(ta)所做(zuo)的(de)(de)(de)絕非(fei)僅(jin)僅(jin)是進行早期的(de)(de)(de)觀察。

近乎瘋狂星球

據國外媒(mei)體(ti)報道,美(mei)國宇航(hang)局消息,錢(qian)德拉X射(she)線(xian)望(wang)遠鏡正在(zai)(zai)跟蹤一個(ge)快速移動的(de)(de)脈沖(chong)星,科(ke)學家之所以(yi)對其感(gan)興趣,主要原(yuan)因在(zai)(zai)于這顆脈沖(chong)星運行的(de)(de)速度非常快,甚至在(zai)(zai)與伴星構成的(de)(de)物(wu)質盤上撞出了(le)一個(ge)大(da)洞,同時(shi)導致物(wu)質盤上的(de)(de)某塊(kuai)碎片以(yi)每小時(shi)400萬英里(約每小時(shi)640萬公里)的(de)(de)速度脫離系(xi)統。在(zai)(zai)錢(qian)德拉X射(she)線(xian)望(wang)遠鏡觀測期間,這塊(kuai)被分(fen)離的(de)(de)物(wu)質似乎加快了(le)速度,NASA科(ke)學家認為這是一次(ci)難得的(de)(de)觀測機(ji)會(hui),可研究(jiu)脈沖(chong)星雙星系(xi)統的(de)(de)行為。

這個雙星(xing)系(xi)統(tong)由一(yi)顆(ke)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)和(he)一(yi)顆(ke)質量(liang)為30倍(bei)太陽質量(liang)的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)構成(cheng)(cheng),是典型的(de)(de)(de)大質量(liang)恒(heng)星(xing)與(yu)(yu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)(de)系(xi)統(tong),被命(ming)名為PSR B1259-63/LS 2883,簡(jian)稱B1259。脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)可發出(chu)非常規律(lv)的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)信號,每秒旋轉(zhuan)20次,同時有一(yi)個高橢圓軌道運(yun)動,快速旋轉(zhuan)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)(de)強大磁場與(yu)(yu)高能粒子結合后(hou)可形成(cheng)(cheng)接近(jin)光速的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)風。來(lai)自賓(bin)夕法尼亞(ya)州立大學的(de)(de)(de)科學家(jia)喬治-帕夫(fu)洛(luo)夫(fu)認為,我(wo)們目睹了一(yi)些特別的(de)(de)(de)東(dong)西,當脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)快速移動時,將(jiang)系(xi)統(tong)物(wu)質盤的(de)(de)(de)材料踢出(chu)。

大(da)約每(mei)41個(ge)(ge)月,脈沖星(xing)會(hui)非常(chang)(chang)接近這顆大(da)質(zhi)量(liang)恒星(xing),并穿過恒星(xing)周圍的(de)物質(zhi)盤(pan),于(yu)(yu)(yu)是(shi)拆(chai)解這個(ge)(ge)物質(zhi)盤(pan)的(de)行動由此(ci)開始。整個(ge)(ge)物質(zhi)盤(pan)的(de)體積相(xiang)當于(yu)(yu)(yu)太陽系的(de)100倍,跨(kua)度非常(chang)(chang)大(da),但也相(xiang)當薄,如果(guo)將這些物質(zhi)做個(ge)(ge)等量(liang)類比,大(da)約與地(di)球(qiu)海洋所有的(de)水(shui)相(xiang)當。喬(qiao)治-華盛頓大(da)學(xue)的(de)另(ling)一位科(ke)學(xue)家奧列格是(shi)本論文的(de)合著者,他認為脈沖星(xing)風正在加快,仿佛有個(ge)(ge)加速(su)的(de)推力作用于(yu)(yu)(yu)此(ci)。

B1259系統(tong)(tong)距離(li)我們(men)大(da)約7500光年(nian)(nian),錢(qian)德拉X射線(xian)望遠鏡在2011年(nian)(nian)12月(yue)和2014年(nian)(nian)2月(yue)已經對其進(jin)行了觀(guan)測(ce),物(wu)質飛離(li)系統(tong)(tong)的(de)(de)平均速度接(jie)近光速7%,目前已經增加(jia)到光速的(de)(de)15%。顯(xian)然脈(mo)沖星(xing)的(de)(de)強(qiang)大(da)風暴讓物(wu)質的(de)(de)速度增加(jia),最終伴星(xing)周圍的(de)(de)物(wu)質盤會被整個剝離(li)。在錢(qian)德拉X射線(xian)的(de)(de)觀(guan)測(ce)計劃中還將繼續對B1259系統(tong)(tong)進(jin)行觀(guan)測(ce),本項研究發表在2015年(nian)(nian)6月(yue)20日的(de)(de)《天體物(wu)理(li)學》雜志上。

相關信息

11月10日(ri)7時42分,我國(guo)在(zai)酒泉衛星發射(she)中心用長征十一號運載火(huo)箭(jian),成功發射(she)了脈(mo)(mo)沖星試驗(yan)衛星。該星主要用于驗(yan)證(zheng)脈(mo)(mo)沖星探測器性能指標(biao)和空間環境(jing)適應性,積累在(zai)軌(gui)試驗(yan)數據,為脈(mo)(mo)沖星探測體(ti)制驗(yan)證(zheng)奠定(ding)技術基礎。脈(mo)(mo)沖星被稱作宇宙中的燈(deng)塔(ta),它們(men)特(te)征明顯(xian)、易(yi)于辨識,在(zai)宇宙中的定(ding)位(wei)位(wei)置比較(jiao)精準。

脈(mo)沖星(xing)(xing)試驗衛星(xing)(xing)屬于太陽(yang)同步軌(gui)道衛星(xing)(xing),衛星(xing)(xing)入軌(gui)后,將(jiang)開(kai)展在軌(gui)技術(shu)試驗,驗證星(xing)(xing)載(zai)脈(mo)沖星(xing)(xing)探測器性能指標和(he)空間(jian)環境適應性,積累(lei)在軌(gui)實測脈(mo)沖星(xing)(xing)數據,為脈(mo)沖星(xing)(xing)探測及技術(shu)體制(zhi)驗證奠定技術(shu)基礎。

脈沖星和快速(su)射電暴(bao)距(ju)離研究獲進(jin)展

天文研究(jiu)中(zhong),測(ce)量(liang)天體到地球(qiu)的(de)(de)距離(li)(li)通常很(hen)困難,但距離(li)(li)是(shi)最基本(ben)的(de)(de)參數。脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星距離(li)(li)是(shi)進一步(bu)研究(jiu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星起(qi)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、演化、分布以及輻(fu)射(she)特性等所需最基本(ben)的(de)(de)參數。目前已(yi)發現(xian)(xian)的(de)(de)兩千(qian)多顆(ke)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星中(zhong)僅約有(you)十(shi)分之一的(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星具有(you)測(ce)量(liang)距離(li)(li)(不(bu)依賴于模型(xing)的(de)(de)距離(li)(li))。近年來,快速射(she)電(dian)暴是(shi)天文觀測(ce)中(zhong)發現(xian)(xian)的(de)(de)一類起(qi)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)未知的(de)(de)、色散量(liang)較大(da)的(de)(de)、持續時間為毫秒級的(de)(de)射(she)電(dian)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)。快速射(she)電(dian)暴的(de)(de)距離(li)(li)對(dui)分析其起(qi)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以及與銀河系的(de)(de)位置關系(河內源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)或河外(wai)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan))非(fei)常重(zhong)要。已(yi)探測(ce)到的(de)(de)17個(ge)快速射(she)電(dian)暴中(zhong)有(you)紅移測(ce)量(liang)的(de)(de)僅為兩個(ge)。

脈沖(chong)星(xing)發現不久,科學(xue)家發現使用脈沖(chong)星(xing)測(ce)量(liang)(liang)距離以及色散(san)量(liang)(liang)(DM)可(ke)構建銀河系(xi)的(de)電(dian)子密度(du)模(mo)(mo)型(xing)。應(ying)用此模(mo)(mo)型(xing)可(ke)估測(ce)所有具有色散(san)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)的(de)銀河系(xi)內脈沖(chong)星(xing)的(de)距離,且模(mo)(mo)型(xing)距離的(de)精(jing)度(du)極大依賴(lai)于已知距離測(ce)量(liang)(liang)的(de)脈沖(chong)星(xing)數目(mu)、準(zhun)確(que)度(du)。最近的(de)銀河系(xi)電(dian)子密度(du)模(mo)(mo)型(xing)是(shi)NE2001模(mo)(mo)型(xing),此模(mo)(mo)型(xing)主要描述了(le)銀河系(xi)內自由電(dian)子密度(du)的(de)分(fen)布。

近(jin)期,中國科(ke)學(xue)院新疆(jiang)天文(wen)臺博(bo)士生(sheng)姚菊枚構建(jian)了(le)新的(de)(de)電子密(mi)度(du)模(mo)型(xing)(簡稱YMW16)。相對(dui)已(yi)(yi)有模(mo)型(xing),通過近(jin)十多年觀測(ce),YMW16具(ju)備以下有利條件(jian):一(yi)、具(ju)有測(ce)量距(ju)離的(de)(de)脈(mo)沖(chong)(chong)星數目(mu)(mu)增加(jia)了(le)一(yi)倍(bei),且(qie)銀(yin)河系結構參(can)數精度(du)提(ti)高;二(er)、麥哲(zhe)倫云脈(mo)沖(chong)(chong)星數目(mu)(mu)增加(jia),對(dui)麥哲(zhe)倫云結構認識得到提(ti)高;三(san)、發(fa)現快速射電暴(bao)(bao),研究(jiu)(jiu)了(le)星系際介質自由(you)電子密(mi)度(du)的(de)(de)分(fen)布。研究(jiu)(jiu)人(ren)員緊抓時機,提(ti)出(chu)的(de)(de)YMW16不僅提(ti)高了(le)銀(yin)河系脈(mo)沖(chong)(chong)星模(mo)型(xing)距(ju)離精度(du),在95%的(de)(de)置(zhi)信區間范圍內優于NE2001近(jin)40%,且(qie)是第(di)一(yi)個可用(yong)于估測(ce)麥哲(zhe)倫云脈(mo)沖(chong)(chong)星及快速射電暴(bao)(bao)距(ju)離的(de)(de)模(mo)型(xing)。姚菊玫在澳大利亞天文(wen)臺教(jiao)授R. N. Manchester與導(dao)師王娜的(de)(de)指導(dao)下,完成這項(xiang)工作。相關研究(jiu)(jiu)成果(guo)已(yi)(yi)發(fa)表(biao)在《天體物理(li)學(xue)雜志》(The Astrophysical Journal,2017, 835, 29)上。

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