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发现脉冲星

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发表于 2018-2-23 14:48:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

1967年底,剑桥大学的天文学家接收到了来自宇宙空间的微弱电波。当时这则消息被炒得沸沸扬扬,都说是外星球的智慧生命向地球发射的无线电波。但最终被证实是遥远的天体发出的射电波。

为了弄清这些电波的来龙去脉,剑桥大学的A·休伊什教授专门打造了一台新型望运镜。它占地12000平方米,由2048个镜面组成。这台庞大的机器从1967年7月开始工作,密切注视天区的各个角落,以随时捕获从任何方位发来的射电波,观测结果由休伊什的研究生J·贝尔负责记录,一个多月的时间过去了,贝尔从未间断过,在记录、描绘这种射电波曲线时,贝尔会发现某些异常现象。其特征既不像一个稳定的射电源发出,又不像人为无线电干扰。她初步分析后认为这来自于宇宙空间。又过了一段时间,她发现,这些电波由一系列脉冲组成,而相邻脉冲的时间间隔竟然都是1.337秒。

贝尔兴冲冲地把这个结果告知导师休伊什,他也大为惊讶。师徒经过一番考虑,弄不清这到底是怎样一回事,只是感性地认为这是外星人发来的信号。他们的一个小小猜测,被外界媒体得知后,马上被炒得热火朝天。外星人这个词汇在当时绝对是人们街头巷议、各大报纸上出现频率最高的,这使得体伊什为自己的鲁莽有几分后悔。他一面组织专门研究小组,一面让贝尔继续观察、记录,并让她把结果打印在纸带上,以便于分析比较。没几天,贝尔又发现类似的信号从不同的天区传来,脉冲间隔为12秒。这时他们想到,怎么会在茫茫宇宙中有两批外星人同时向微不足道的地球发射信号呢?这种信号一定是某些天体自身产生的。

根据当时发现的信息,休伊什分析认为:发出这种电波的天体应该是一种脉动着的恒星,它不断变形,时而膨胀时而收缩,每变幻一次就伴随着一次能量爆发。于是他形象地称之为脉冲星。

根据这些射电波,天文学家们很快就测定了脉冲星的确切位置,然后又通过光学望远镜加以搜索。出人意料的是,在被认为是脉冲星的位置却明白无误地存在着一颗完全正常的恒星,根本就没什么脉动、膨胀和收缩。

其实这些所谓的脉冲星对人类来说也许并不陌生。比如关于金牛座旁边的所谓脉冲星,我国古代天文学家于1054年在此区域发现了“客星”,现在称之为超新星。超新星爆发后产生蟹状星云余迹。1968年,天文学家探测到了蟹状星云方向的脉冲星信号。千年前的“客星”与脉冲星是怎样一种关系,这片星云中是否就有一颗脉冲星?

尽管一些问题目前还没有搞清楚,但天文学家还是确认脉冲星与超新星爆发的联系:超新星爆发后,其残余部分就会发出脉冲信号。此后不久,人们又探测到了从船帆星座传来的脉冲星信号,并测出其周期为0.09秒。如此短暂的周期又引发了科学家们新的思考。进一步研究发现,在极短的周期中,脉冲信号结构仍很复杂,万分之几秒内就可能发生较大变化。根据脉冲强度的细微变化,科学家们可以推断出该天体的大小。结果测得脉冲星的直径不超过几百千米,甚至几百米。如此小的体积却能产生极其强烈快速的辐射,且脉动周期又是那样稳定。那么按照天文学规律,它的密度必须相当之大,才能保证振荡周期短且稳定。然而即使是密度极大的白矮星也做不到这一点既然人们循者常规思路找不到答案,大胆的猜想就会破壳而出。德国人W·巴德和端土人F·兹威基提出:白矮星的亚原子粒子在一定条件下,可以全部变为中子,致密地结合在一起,这的恒星密度极大,可以达到每立方厘米数十亿吨。美国的汤米·哥达德在此基础上提出,脉冲星是自转的中子星。他的这个解释不但解决了关于脉冲积小、质量大的问题,而且诠释了它高速自转的疑惑,被认为是较为合理的说法。

哥达德的这一理论澄清了脉冲星的构成问题,成为20世纪天体物理学的最伟大成就之一。

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