脈沖星(Pulsar),又(you)稱波(bo)霎(sha),是(shi)中子星的一種(zhong),為會周期性(xing)發射脈沖信號的星體(ti),直徑大多為10千(qian)米左右,自轉極快。
人(ren)們最早認為恒(heng)星(xing)(xing)(xing)是永遠不變(bian)(bian)的(de)。而(er)大(da)多(duo)數恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)變(bian)(bian)化(hua)過程是如此的(de)漫長,人(ren)們也根本覺察不到。然而(er),并(bing)不是所(suo)有的(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)都那(nei)么(me)平靜。后來(lai)人(ren)們發(fa)現,有些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)也很“調皮”,變(bian)(bian)化(hua)多(duo)端。于(yu)是,就給(gei)那(nei)些(xie)喜歡變(bian)(bian)化(hua)的(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)起了個專門的(de)名字,叫(jiao)“變(bian)(bian)星(xing)(xing)(xing)”。
脈沖星(xing)(xing)發(fa)射(she)的(de)射(she)電脈沖的(de)周(zhou)期(qi)性非常有規律。一開始(shi),人(ren)們對此(ci)很(hen)困惑(huo),甚至曾(ceng)(ceng)想(xiang)到這(zhe)可能是外(wai)星(xing)(xing)人(ren)在向我們發(fa)電報聯系。據說,第一顆脈沖星(xing)(xing)就曾(ceng)(ceng)被叫做“小綠(lv)人(ren)一號”。
經過幾位(wei)天文學家一年的努(nu)力,終于證實,脈(mo)沖(chong)星就是(shi)正(zheng)在快速自轉(zhuan)的中子星。而且(qie),正(zheng)是(shi)由于它(ta)的快速自轉(zhuan)而發出射電脈(mo)沖(chong)。蟹狀星云脈(mo)沖(chong)星的X射線(xian)/可見光波段合成圖像。
正(zheng)如(ru)地球有磁(ci)場一(yi)(yi)樣(yang),恒(heng)星(xing)也有磁(ci)場;也正(zheng)如(ru)地球在(zai)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)樣(yang),恒(heng)星(xing)也都在(zai)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)著;還跟(gen)地球一(yi)(yi)樣(yang),恒(heng)星(xing)的磁(ci)場方向不一(yi)(yi)定跟(gen)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)在(zai)同(tong)一(yi)(yi)直(zhi)線上(shang)。這樣(yang),每當恒(heng)星(xing)自(zi)轉(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)周,它的磁(ci)場就會在(zai)空間(jian)劃一(yi)(yi)個圓,而且可能掃(sao)過地球一(yi)(yi)次(ci)。
那么豈(qi)不(bu)是所有恒星都能發脈(mo)沖(chong)(chong)了(le)?其實不(bu)然(ran),要發出像脈(mo)沖(chong)(chong)星那樣的(de)射電信號,需要很強的(de)磁(ci)場(chang)。而只有體積越小、質(zhi)量越大的(de)恒星,它(ta)的(de)磁(ci)場(chang)才越強。而中子(zi)星正是這樣高密度的(de)恒星。
另一方(fang)面,當恒星(xing)體積越大(da)、質量越大(da),它的自轉(zhuan)(zhuan)周(zhou)期就越短。我們很熟悉的地球自轉(zhuan)(zhuan)一周(zhou)要二十四小(xiao)時。而脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的自轉(zhuan)(zhuan)周(zhou)期竟(jing)然小(xiao)到0.0014秒!要達到這個(ge)速度(du),連白(bai)矮星(xing)都不(bu)行。這同(tong)樣說(shuo)明,只(zhi)有高速旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的中子星(xing),才可能扮演脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的角色。
脈沖(chong)星(xing)發射(she)(she)射(she)(she)電脈沖(chong)
這個結論引起(qi)了巨大的轟動(dong)。因為雖然早在30年代(dai),中(zhong)子(zi)星就作為假說(shuo)而(er)被提了出來,但是一直沒有得到證實(shi),人們也不曾觀(guan)測到中(zhong)子(zi)星的存在。而(er)且因為理論預言的中(zhong)子(zi)星密度大得超出了人們的想象(xiang),在當時,人們還普遍(bian)對這個假說(shuo)抱懷疑的態度。
直(zhi)到脈沖星(xing)(xing)被(bei)發(fa)現后,經過計算,它的脈沖強度和頻(pin)率只有像中(zhong)子(zi)(zi)星(xing)(xing)那樣體(ti)積小、密度大(da)(da)、質量(liang)大(da)(da)的星(xing)(xing)體(ti)才(cai)能達到。這樣,中(zhong)子(zi)(zi)星(xing)(xing)才(cai)真正(zheng)由假說成(cheng)為(wei)事(shi)實。這真是(shi)上世(shi)紀天(tian)文學(xue)上的一(yi)件大(da)(da)事(shi)。因此,脈沖星(xing)(xing)的發(fa)現,被(bei)稱為(wei)二(er)十(shi)世(shi)紀六十(shi)年代的四(si)大(da)(da)天(tian)文學(xue)重要發(fa)現之一(yi)。
脈沖星是(shi)20世紀60年代(dai)天文的(de)四(si)大發現之(zhi)一。至今(jin),脈沖星已(yi)被我們找到了不(bu)少于1620多(duo)顆,并且已(yi)得知(zhi)它們就是(shi)高速(su)自轉著(zhu)的(de)中子星。
脈(mo)沖(chong)星有個奇異的(de)(de)特性——短而穩定的(de)(de)脈(mo)沖(chong)周期(qi)。所(suo)謂(wei)脈(mo)沖(chong)就是(shi)像人(ren)的(de)(de)脈(mo)搏一樣,一下(xia)一下(xia)出現短促的(de)(de)無(wu)線(xian)電訊號,如貝爾發(fa)現的(de)(de)第一顆脈(mo)沖(chong)星,每兩脈(mo)沖(chong)間(jian)(jian)隔時間(jian)(jian)是(shi)1.337秒(miao),其他脈(mo)沖(chong)還有短到(dao)0.0014秒(miao)(編號為PSR-J1748-2446)的(de)(de),最長的(de)(de)也不過11.765735秒(miao)(編號為PSR-J1841-0456)。那么,這樣有規則的(de)(de)脈(mo)沖(chong)究竟是(shi)怎樣產生的(de)(de)呢?
天文學家(jia)已(yi)經(jing)探測、研(yan)究得(de)出(chu)(chu)結論(lun),脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)形(xing)成是(shi)(shi)由(you)于脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的(de)高速(su)自(zi)(zi)轉(zhuan)。那為什么自(zi)(zi)轉(zhuan)能形(xing)成脈(mo)沖(chong)(chong)呢?原理就(jiu)(jiu)像(xiang)我們乘坐輪船在(zai)海里航行,看到過的(de)燈(deng)(deng)塔(ta)一(yi)(yi)(yi)樣(yang)。設想一(yi)(yi)(yi)座(zuo)燈(deng)(deng)塔(ta)總是(shi)(shi)亮著且在(zai)不(bu)停地有規則運動(dong),燈(deng)(deng)塔(ta)每(mei)轉(zhuan)一(yi)(yi)(yi)圈,由(you)它窗口射(she)(she)出(chu)(chu)的(de)燈(deng)(deng)光(guang)就(jiu)(jiu)射(she)(she)到我們的(de)船上一(yi)(yi)(yi)次。不(bu)斷旋轉(zhuan),在(zai)我們看來(lai),燈(deng)(deng)塔(ta)的(de)光(guang)就(jiu)(jiu)連續地一(yi)(yi)(yi)明一(yi)(yi)(yi)滅。脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)也(ye)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)樣(yang),當它每(mei)自(zi)(zi)轉(zhuan)一(yi)(yi)(yi)周,我們就(jiu)(jiu)接收(shou)到一(yi)(yi)(yi)次它輻射(she)(she)的(de)電磁波,于是(shi)(shi)就(jiu)(jiu)形(xing)成一(yi)(yi)(yi)斷一(yi)(yi)(yi)續的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)。脈(mo)沖(chong)(chong)這種現象,也(ye)就(jiu)(jiu)叫“燈(deng)(deng)塔(ta)效應”。脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)周期(qi)其實就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的(de)自(zi)(zi)轉(zhuan)周期(qi)。
然(ran)而(er)(er)燈(deng)塔的(de)(de)光只(zhi)(zhi)能(neng)從(cong)(cong)窗口射(she)出來(lai),是(shi)(shi)不是(shi)(shi)說脈(mo)沖星(xing)也(ye)只(zhi)(zhi)能(neng)從(cong)(cong)某個“窗口”射(she)出來(lai)呢?正(zheng)是(shi)(shi)這(zhe)樣(yang),脈(mo)沖星(xing)就(jiu)是(shi)(shi)中子(zi)星(xing),而(er)(er)中子(zi)星(xing)與其他(ta)星(xing)體(如太(tai)(tai)陽)發光不一樣(yang),太(tai)(tai)陽表面(mian)到處(chu)發亮,中子(zi)星(xing)則(ze)只(zhi)(zhi)有兩個相對(dui)著(zhu)的(de)(de)小區(qu)域才能(neng)輻(fu)射(she)出來(lai),其他(ta)地方輻(fu)射(she)是(shi)(shi)跑不出來(lai)的(de)(de)。即是(shi)(shi)說中子(zi)星(xing)表面(mian)只(zhi)(zhi)有兩個亮斑,別處(chu)都是(shi)(shi)暗的(de)(de)。這(zhe)是(shi)(shi)什么原因呢?原來(lai),中子(zi)星(xing)本身存在著(zhu)極(ji)大的(de)(de)磁(ci)場,強磁(ci)場把輻(fu)射(she)封閉起來(lai),使(shi)中子(zi)星(xing)輻(fu)射(she)只(zhi)(zhi)能(neng)沿著(zhu)磁(ci)軸方向,從(cong)(cong)兩個磁(ci)極(ji)區(qu)出來(lai),這(zhe)兩磁(ci)極(ji)區(qu)就(jiu)是(shi)(shi)中子(zi)星(xing)的(de)(de)“窗口”。
中子(zi)星的(de)(de)輻(fu)射(she)從兩個(ge)“窗口(kou)”出來后,在(zai)空中傳播,形(xing)成(cheng)兩個(ge)圓錐形(xing)的(de)(de)輻(fu)射(she)束(shu)。若地球剛(gang)好在(zai)這(zhe)束(shu)輻(fu)射(she)的(de)(de)方向上,我們就(jiu)(jiu)能接收(shou)到(dao)輻(fu)射(she),且每轉(zhuan)一圈,這(zhe)束(shu)輻(fu)射(she)就(jiu)(jiu)掃過地球一次,也就(jiu)(jiu)形(xing)成(cheng)我們接收(shou)到(dao)的(de)(de)有(you)規則的(de)(de)脈沖信號。
燈塔模型(xing)是現在最(zui)為流行的脈沖星模型(xing)。另一種磁場震蕩模型(xing)還(huan)沒有被普(pu)遍(bian)接受。
脈沖(chong)星(xing)是高(gao)速自轉(zhuan)的(de)中(zhong)子(zi)星(xing),但并不(bu)(bu)是所有的(de)中(zhong)子(zi)星(xing)都是脈沖(chong)星(xing)。因為(wei)當中(zhong)子(zi)星(xing)的(de)輻射束(shu)不(bu)(bu)掃過地球時,我們(men)就接收不(bu)(bu)到脈沖(chong)信號(hao),此時中(zhong)子(zi)星(xing)就不(bu)(bu)表現為(wei)脈沖(chong)星(xing)了。
脈(mo)沖星(xing)(xing)的一般符號是PSR。例如,第一個(ge)脈(mo)沖星(xing)(xing)就(jiu)記為PSR1919+21。1919表(biao)示這個(ge)脈(mo)沖星(xing)(xing)的赤(chi)經是19小(xiao)時19分;+21表(biao)示脈(mo)沖星(xing)(xing)的赤(chi)緯是北緯21度。
雙(shuang)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)PSRJ0737-3039A/B的(de)(de)(de)發現(xian),讓人(ren)們欣喜若狂(kuang)。它(ta)是由兩個脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)形(xing)成的(de)(de)(de)雙(shuang)星(xing)(xing)系(xi)統(tong)。能夠(gou)發現(xian)雙(shuang)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)系(xi)統(tong),確實是非常幸運的(de)(de)(de)事情。對(dui)PSRJ0737-3039A進行計算以后(hou),科學家預言它(ta)的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖輪廓形(xing)狀會(hui)發生較快的(de)(de)(de)演(yan)化,甚至預言在(zai)2020年左(zuo)右,它(ta)的(de)(de)(de)光(guang)束(shu)會(hui)由于軸(zhou)線進動而(er)從我們的(de)(de)(de)視線中(zhong)消失,但是,仔細的(de)(de)(de)觀測結果顯示,預期的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖輪廓形(xing)狀根本就沒有(you)發生變化,這(zhe)對(dui)科學家的(de)(de)(de)打擊可是不小(xiao)。預言的(de)(de)(de)失敗讓我們感到,脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)燈塔(ta)模型似乎存在(zai)著問題。
盡(jin)管還(huan)沒有十(shi)分(fen)有力的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據,但是全世界(jie)的(de)(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)專家都相信,脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)并(bing)非或(huo)明或(huo)暗地閃(shan)爍(shuo)發(fa)(fa)光(guang)(guang),而(er)是發(fa)(fa)射(she)出恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量流(liu)。只(zhi)是這(zhe)一(yi)(yi)能(neng)量就(jiu)像手電(dian)筒的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)線那(nei)樣匯聚成一(yi)(yi)束(shu)(shu)非常窄的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)(shu),從星(xing)體的(de)(de)(de)(de)磁極發(fa)(fa)射(she)出來。中子星(xing)的(de)(de)(de)(de)磁軸與旋轉(zhuan)軸之間(jian)成一(yi)(yi)定(ding)角度(這(zhe)與地球的(de)(de)(de)(de)磁北極地理(li)北極位置略有不同(tong)一(yi)(yi)樣)。星(xing)體旋轉(zhuan)時,這(zhe)一(yi)(yi)光(guang)(guang)束(shu)(shu)就(jiu)象燈塔的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)(shu)或(huo)救護車警燈一(yi)(yi)樣,掃過(guo)太空。只(zhi)有當此(ci)光(guang)(guang)束(shu)(shu)直接照(zhao)射(she)到地球時,我們才能(neng)用某些(xie)望遠鏡探(tan)測到脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)(de)(de)信號。這(zhe)樣一(yi)(yi)來,恒流(liu)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)(shu)就(jiu)變(bian)成了脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)光(guang)(guang)。
幾乎(hu)所有的(de)(de)(de)(de)專家都相信上(shang)述這種燈塔模(mo)型(xing)。但是也(ye)有“離經叛道(dao)”的(de)(de)(de)(de)不(bu)同意見被提了出(chu)(chu)來。新的(de)(de)(de)(de)觀點(dian)認(ren)為(wei)脈(mo)(mo)沖星(xing)的(de)(de)(de)(de)發(fa)光不(bu)是源自它的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)極(ji)(ji),而是來自它的(de)(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)圍。同時認(ren)為(wei),脈(mo)(mo)沖星(xing)發(fa)出(chu)(chu)脈(mo)(mo)沖光是因為(wei)它的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)在(zai)高速地翻轉振蕩(dang),激變的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)造成星(xing)體(ti)周(zhou)(zhou)圍出(chu)(chu)現了極(ji)(ji)高的(de)(de)(de)(de)感(gan)生電場(chang)。這個(ge)感(gan)生電場(chang)的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值出(chu)(chu)現在(zai)磁(ci)(ci)場(chang)過零(ling)點(dian)附近,并且加速帶(dai)電粒子使其發(fa)出(chu)(chu)同步輻射。這就可以解釋脈(mo)(mo)沖信號的(de)(de)(de)(de)產生機理。
磁(ci)(ci)場振蕩模型的(de)(de)(de)(de)優(you)點在(zai)于有太(tai)(tai)陽這(zhe)個低頻振蕩的(de)(de)(de)(de)樣板。我們知道,太(tai)(tai)陽磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)每過(guo)11年就會翻(fan)轉一次,如果(guo)太(tai)(tai)陽塌縮成了(le)中子星,它(ta)的(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周(zhou)期可以縮短到秒(miao)級(ji)(ji)甚(shen)至毫(hao)秒(miao)級(ji)(ji),同時,它(ta)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場翻(fan)轉周(zhou)期也可能達到毫(hao)秒(miao)級(ji)(ji)。電(dian)磁(ci)(ci)振蕩模型遇到的(de)(de)(de)(de)問題在(zai)于如下(xia)疑(yi)問:星體的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場真(zhen)的(de)(de)(de)(de)能那(nei)么快地翻(fan)轉嗎?當然,燈塔模型也有它(ta)的(de)(de)(de)(de)問題:磁(ci)(ci)鐵高速旋轉的(de)(de)(de)(de)時候,真(zhen)的(de)(de)(de)(de)能從磁(ci)(ci)極發光嗎?
脈沖(chong)信(xin)號的輻射(she),曾經被認(ren)為(wei)是(shi)中子星(xing)的極端磁場的特有行為(wei)。但是(shi)后來人們發(fa)(fa)現(xian),在某些(xie)主序星(xing)上,比如超冷星(xing)TVLM 513-46546和化學特殊星(xing)CU Virginis,都發(fa)(fa)現(xian)了非常相似(si)的脈沖(chong)輻射(she),而這些(xie)星(xing)體的磁場都很(hen)低(數千高斯)。這對磁場震(zhen)蕩模(mo)型(xing)(xing)是(shi)有利的。因為(wei)磁場震(zhen)蕩模(mo)型(xing)(xing)降低了對磁場強(qiang)度的要(yao)求。
絕(jue)大(da)多數(shu)的(de)脈沖星(xing)可以在(zai)射(she)電(dian)波(bo)段被觀測到。少數(shu)的(de)脈沖星(xing)也(ye)能在(zai)可見光、X射(she)線(xian)甚至(zhi)γ射(she)線(xian)波(bo)段內(nei)被觀測到,例如著名的(de)蟹狀脈沖星(xing)就可以在(zai)射(she)電(dian)到γ射(she)線(xian)的(de)各個波(bo)段內(nei)被觀測到。
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·貝爾(er)(er)檢測射(she)電望遠鏡收(shou)到(dao)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)時(shi)無意中發現(xian)(xian)了一些有(you)(you)規(gui)律的(de)(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信(xin)(xin)(xin)號(hao),它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)周(zhou)期十分穩定,為(wei)(wei)1.337秒。起初她 以(yi)為(wei)(wei)這(zhe)是(shi)外星(xing)(xing)(xing)人“小綠人(LGM)”發來(lai)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao),但在接下來(lai)不到(dao)半(ban)年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)時(shi)間里,又(you)(you)陸陸續續發現(xian)(xian)了數個這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信(xin)(xin)(xin)號(hao)。后來(lai)人們(men)確認這(zhe)是(shi)一類新(xin)的(de)(de)(de)(de)天體,并把它(ta)命名為(wei)(wei)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(Pulsar,又(you)(you)稱波霎)。脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)與類星(xing)(xing)(xing)體、宇宙微(wei)波背景輻射(she)、星(xing)(xing)(xing)際(ji)有(you)(you)機分子一道,并稱為(wei)(wei)20世紀60年(nian)(nian)代(dai)天文學“四大發現(xian)(xian)”。安東尼·休伊什教授本人也因脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)而榮(rong)獲1974年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)諾貝爾(er)(er)物理(li)學獎,盡(jin)管(guan)人們(men)對貝爾(er)(er)小姐未(wei)能獲獎而頗有(you)(you)微(wei)詞。
1997年拍攝的(de)美國(guo)電影《超時空接觸》(Contact)中女主角破(po)譯了(le)來自(zi)外(wai)太空的(de)有(you)(you)規律(lv)的(de)信號(hao),并據此制成了(le)特殊(shu)的(de)機(ji)(ji)器。但第(di)一次確(que)定乘(cheng)坐機(ji)(ji)器與外(wai)星(xing)智(zhi)慧聯系的(de)人選時,卻沒有(you)(you)選她(ta)。這段情(qing)節被認為是影射了(le)貝(bei)爾小姐(jie)沒有(you)(you)獲得諾貝(bei)爾獎的(de)事情(qing)。
15歲女生發現新脈沖(chong)星
一(yi)(yi)(yi)(yi)名西維(wei)吉(ji)尼(ni)亞的(de)(de)(de)高(gao)(gao)中(zhong)學生(sheng),使用來自綠(lv)灣射(she)(she)(she)電天(tian)(tian)文(wen)望(wang)遠鏡(jing)(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,簡寫GBT)的(de)(de)(de)數據,發(fa)現(xian)了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)新脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星。 Shay Bloxton,15歲,參與(yu)了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)讓學生(sheng)分(fen)析射(she)(she)(she)電望(wang)遠鏡(jing)數據的(de)(de)(de)項目,于2009年10月(yue)15日發(fa)現(xian)了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)可能是(shi)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體。她和NRAO天(tian)(tian)文(wen)臺的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學家在(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)月(yue)后再次觀察了(le)(le)該天(tian)(tian)體,證實它(ta)確實是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)顆脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星。Bloxton表示(shi)十(shi)分(fen)興奮(fen),她在(zai)11月(yue)份前往綠(lv)灣,參加跟蹤(zong)觀察。她所參與(yu)的(de)(de)(de)項目叫Pulsar Search Collaboratory(PSC),是(shi)美國國家射(she)(she)(she)電天(tian)(tian)文(wen)臺和西維(wei)吉(ji)尼(ni)亞大學的(de)(de)(de)聯合項目。科學家首(shou)次發(fa)現(xian)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星是(shi)在(zai)1967年。去(qu)年末,另一(yi)(yi)(yi)(yi)名來自South Harrison高(gao)(gao)中(zhong)的(de)(de)(de)西維(wei)吉(ji)尼(ni)亞學生(sheng),也在(zai)參與(yu)PSC項目時(shi)發(fa)現(xian)了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)類似脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)星的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體。
錐形掃(sao)射(she)1968年有(you)人提出(chu)脈(mo)沖(chong)星(xing)是快速旋轉的中子星(xing)。中子星(xing)具有(you)強磁場,運動的帶電(dian)粒子發出(chu)同步輻射(she),形成與中子星(xing)一(yi)起轉動的射(she)電(dian)波束。由(you)于中子星(xing)的自轉軸(zhou)和(he)磁軸(zhou)一(yi)般并(bing)不重合(he),每當射(she)電(dian)波束掃(sao)過地球時(shi),就接收到一(yi)個脈(mo)沖(chong)。
恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)在演化末期,缺乏繼續(xu)燃燒所(suo)需要的(de)核反應原(yuan)料,內(nei)部(bu)輻(fu)射壓(ya)(ya)降低,由于其自(zi)身的(de)引(yin)力作用(yong)逐漸坍縮。質(zhi)量不(bu)夠大(約數(shu)倍(bei)太陽(yang)質(zhi)量)的(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)坍縮后依(yi)靠電子(zi)(zi)(zi)(zi)簡并壓(ya)(ya)力與(yu)(yu)引(yin)力相抗衡,成(cheng)為(wei)白(bai)矮星(xing)(xing)(xing),而在質(zhi)量比(bi)這(zhe)還大的(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)里(li)面(mian),電子(zi)(zi)(zi)(zi)被壓(ya)(ya)入原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)核,形成(cheng)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi),這(zhe)時(shi)候恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)依(yi)靠中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)簡并壓(ya)(ya)與(yu)(yu)引(yin)力保持(chi)平(ping)衡,這(zhe)就是中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)(xing)。典型(xing)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)(xing)的(de)半徑(jing)只(zhi)(zhi)有幾(ji)公里(li)到(dao)十幾(ji)公里(li),質(zhi)量卻在1-2倍(bei)太陽(yang)質(zhi)量之間,因此其密度可以達(da)到(dao)每立方厘米上(shang)億噸。由于恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)在坍縮的(de)時(shi)候角(jiao)動量守恒(heng)(heng),坍縮成(cheng)半徑(jing)很小的(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)(xing)后自(zi)轉(zhuan)速度往往非常快。又因為(wei)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)磁(ci)場的(de)磁(ci)軸(zhou)與(yu)(yu)自(zi)轉(zhuan)軸(zhou)通常不(bu)平(ping)行,有的(de)夾(jia)角(jiao)甚至達(da)到(dao)90度,而電磁(ci)波只(zhi)(zhi)能從(cong)磁(ci)極的(de)位置發(fa)射出來(lai),形成(cheng)圓(yuan)錐形的(de)輻(fu)射區。
此外在持脈沖星(xing)便(bian)(bian)是(shi)中(zhong)(zhong)子星(xing)的證據(ju)中(zhong)(zhong),其中(zhong)(zhong)一個(ge)便(bian)(bian)是(shi)我們在蟹(xie)狀星(xing)云(M1;原(yuan)天關客星(xing),SN 1054)確實也發(fa)現(xian)了(le)一個(ge)周期約0.033s的波霎。
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,以致于信號周期的(de)精確度能(neng)夠超(chao)過(guo)原(yuan)子鐘。而從脈沖星的(de)周期就可以推測出其年齡的(de)大小,周期越短的(de)脈沖星越年輕。
脈(mo)(mo)沖(chong)星的(de)特征除高(gao)速自(zi)轉外,還具有極(ji)強的(de)磁場(chang),電子(zi)從磁極(ji)射出(chu),輻射具有很(hen)強的(de)方向(xiang)(xiang)性。由于脈(mo)(mo)沖(chong)星的(de)自(zi)轉軸(zhou)和它的(de)磁軸(zhou)不重合,在自(zi)轉中,當輻射向(xiang)(xiang)著觀測者(zhe)時,觀測者(zhe)就接(jie)收到(dao)了脈(mo)(mo)沖(chong)。到(dao)1999年,已發現(xian)1000顆(ke)脈(mo)(mo)沖(chong)星。
毫秒脈(mo)沖星(Millisecond pulsar)
20世紀80年代,由發(fa)現(xian)了一類所謂的毫秒(miao)(miao)脈沖星(xing)(xing),它們(men)的周(zhou)期(qi)太短(duan)了,只有(you)毫秒(miao)(miao)量級,之(zhi)前的儀器雖然能探測到(dao),但是(shi)很難將脈沖分(fen)辨出來。研(yan)究發(fa)現(xian)毫秒(miao)(miao)脈沖星(xing)(xing)并不年輕(qing),這(zhe)就對傳(chuan)統的“周(zhou)期(qi)越短(duan)越年輕(qing)”的理論提出了挑戰。進一步的研(yan)究發(fa)現(xian)毫秒(miao)(miao)脈沖星(xing)(xing)與密(mi)近(jin)雙星(xing)(xing)有(you)關。
著名的脈沖星
人類發現的(de)第一顆脈沖星:PSR1919+21,也就(jiu)是上文(wen)貝爾小姐(jie)發現的(de)那顆脈沖星,位于狐貍座方向,周期為(wei)1.33730119227秒(miao)。
人類發現(xian)的第一顆脈沖雙(shuang)星:PSR B1913+16
人類(lei)發現的第一顆毫秒脈沖星:PSR B1937+21
人類發現的(de)第一顆(ke)帶有行星系統的(de)脈沖星:PSR B1257+12
人類發現(xian)的第一(yi)顆(ke)雙脈沖星系(xi)統:PSRJ0737-3039
脈沖星的命名由脈沖星英文pulsar的縮寫PSR加(jia)上其赤(chi)經(jing)赤(chi)緯(wei)坐標組(zu)成。如PSR B1937+21,1937是(shi)指(zhi)該脈沖星位于赤(chi)經(jing)19 37 ,+21是(shi)指(zhi)其位于赤(chi)緯(wei)+21°,B意味著赤(chi)經(jing)赤(chi)緯(wei)值(zhi)是(shi)歸算到歷元(yuan)1950年的值(zhi)。此外,J則表示赤(chi)經(jing)赤(chi)緯(wei)值(zhi)是(shi)歸算到歷元(yuan)2000年的值(zhi)。
脈沖星(xing)(xing)(xing)被認(ren)為(wei)是(shi)(shi)“死亡之星(xing)(xing)(xing)”,是(shi)(shi)恒星(xing)(xing)(xing)在(zai)超(chao)(chao)新星(xing)(xing)(xing)階段爆(bao)發后(hou)(hou)的(de)產物。超(chao)(chao)新星(xing)(xing)(xing)爆(bao)發之后(hou)(hou),就只剩下了(le)一個“核”,僅(jin)有(you)(you)幾十公(gong)里大小(xiao),它的(de)旋轉速度很快(kuai),有(you)(you)的(de)甚至(zhi)可以達(da)到(dao)每秒714圈。在(zai)旋轉過程中(zhong),它的(de)磁場會使(shi)它形成強(qiang)烈的(de)電波(bo)向外(wai)界輻射(she),脈沖星(xing)(xing)(xing)就像是(shi)(shi)宇宙中(zhong)的(de)燈塔(ta),源(yuan)源(yuan)不斷地向外(wai)界發射(she)電磁波(bo),這種(zhong)電磁波(bo)是(shi)(shi)間歇(xie)性的(de),而(er)且(qie)有(you)(you)著很強(qiang)的(de)規律(lv)性。正是(shi)(shi)由于其強(qiang)烈的(de)規律(lv)性,脈沖星(xing)(xing)(xing)被認(ren)為(wei)是(shi)(shi)宇宙中(zhong)最精(jing)確的(de)時(shi)鐘。
脈沖星的存在是(shi)過去人們沒有預料(liao)到的,它(ta)的性質如此(ci)奇特(te),以至于人們在對它(ta)的認識過程中產生了很多(duo)故事。
發現脈沖星
脈沖星剛發現(xian)的時候(hou),人(ren)們(men)以為那(nei)是外星人(ren)向我們(men)發射的電磁波,他們(men)在尋求宇宙中的知音。
1967年,英(ying)國(guo)劍橋新建造了(le)射電望遠鏡,這(zhe)(zhe)是(shi)一(yi)種新型的(de)(de)(de)(de)望遠鏡,它的(de)(de)(de)(de)作用是(shi)觀(guan)(guan)(guan)測射電輻射受(shou)行星際物質的(de)(de)(de)(de)影響。整個(ge)裝置(zhi)不能移(yi)動(dong),只能依靠各天區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)周日(ri)運動(dong)進(jin)入(ru)(ru)望遠鏡的(de)(de)(de)(de)視(shi)場而(er)進(jin)行逐條掃(sao)描。1967年7月,這(zhe)(zhe)臺(tai)儀器正式投(tou)入(ru)(ru)使用,接受(shou)波(bo)長為3.7米(mi)。用望遠鏡觀(guan)(guan)(guan)測并(bing)擔(dan)任繁重記錄處理的(de)(de)(de)(de)是(shi)休伊(yi)什(shen)的(de)(de)(de)(de)女博(bo)士(shi)研究生喬斯琳·貝(bei)爾。在觀(guan)(guan)(guan)測的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中,細心的(de)(de)(de)(de)貝(bei)爾小(xiao)姐發現(xian)了(le)一(yi)系列的(de)(de)(de)(de)奇怪(guai)的(de)(de)(de)(de)脈沖,這(zhe)(zhe)些脈沖的(de)(de)(de)(de)時間(jian)間(jian)距精(jing)確的(de)(de)(de)(de)相等(deng)。貝(bei)爾小(xiao)姐立刻把這(zhe)(zhe)個(ge)消息報告給她的(de)(de)(de)(de)導師休伊(yi)什(shen),休伊(yi)什(shen)認為這(zhe)(zhe)是(shi)受(shou)到了(le)地(di)球(qiu)上某種電波(bo)的(de)(de)(de)(de)影響。但是(shi),第二(er)天,也是(shi)同一(yi)時間(jian),也是(shi)同一(yi)個(ge)天區(qu)(qu),那個(ge)神(shen)秘(mi)的(de)(de)(de)(de)脈沖信(xin)號再次(ci)出現(xian)。這(zhe)(zhe)一(yi)次(ci)可以證明,這(zhe)(zhe)個(ge)奇怪(guai)的(de)(de)(de)(de)信(xin)號不是(shi)來自于地(di)球(qiu),它確實是(shi)來自于天外。
這(zhe)是不是外星(xing)(xing)人(ren)向我們發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)(de)文明(ming)信號(hao)呢,新聞媒體(ti)對(dui)這(zhe)個(ge)問(wen)題投入了(le)(le)極大的(de)(de)(de)(de)熱情(qing),不久,貝(bei)爾又(you)發(fa)(fa)現(xian)了(le)(le)天空中(zhong)的(de)(de)(de)(de)另外幾個(ge)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)天區,最后終于證明(ming),這(zhe)是一種新型的(de)(de)(de)(de)還不被(bei)人(ren)們認識的(de)(de)(de)(de)天體(ti)——脈(mo)沖星(xing)(xing)。1974年(nian),這(zhe)項新發(fa)(fa)現(xian)獲得了(le)(le)諾貝(bei)爾物(wu)理獎(jiang),獎(jiang)項頒給了(le)(le)休伊什,以獎(jiang)勵(li)他所領導的(de)(de)(de)(de)研究小(xiao)組(zu)發(fa)(fa)現(xian)了(le)(le)脈(mo)沖星(xing)(xing)。令人(ren)遺(yi)憾的(de)(de)(de)(de)是,脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)直接發(fa)(fa)現(xian)者(zhe),喬斯琳.貝(bei)爾小(xiao)姐不在(zai)獲獎(jiang)人(ren)員之(zhi)列。事實上,在(zai)脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)中(zhong),起關鍵作用的(de)(de)(de)(de)應該(gai)是貝(bei)爾小(xiao)姐的(de)(de)(de)(de)嚴(yan)謹的(de)(de)(de)(de)科學態(tai)度和極度細心的(de)(de)(de)(de)觀測。
中學生發現脈沖星
從事天(tian)文研(yan)究的(de)都是專(zhuan)業天(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia),他(ta)們有(you)豐富的(de)研(yan)究經驗,也有(you)專(zhuan)業的(de)研(yan)究設備,所以他(ta)們可以取(qu)得(de)驕人的(de)成績。但(dan)是,在脈沖(chong)星的(de)發現(xian)歷史上,卻有(you)著一(yi)個(ge)(ge)特別的(de)例子(zi),這(zhe)個(ge)(ge)例子(zi)就是三名(ming)中學(xue)(xue)(xue)生(sheng)發現(xian)了一(yi)顆(ke)脈沖(chong)星。通常情況(kuang)下(xia),超新星爆發后(hou),會在原(yuan)來的(de)遺(yi)址上留下(xia)來一(yi)顆(ke)恒星的(de)殘骸,這(zhe)樣的(de)殘骸很可能就是脈沖(chong)星,但(dan)是,科學(xue)(xue)(xue)家(jia)沒有(you)注意到這(zhe)個(ge)(ge)問題,卻讓三名(ming)中學(xue)(xue)(xue)生(sheng)發現(xian)了。于(yu)是,這(zhe)三個(ge)(ge)中學(xue)(xue)(xue)生(sheng)獲得(de)了西門子(zi)-西屋科學(xue)(xue)(xue)和技術競賽大獎(jiang)。
在(zai)美國北(bei)卡羅來納州,有(you)(you)(you)三名中(zhong)學(xue)(xue)生(sheng),他(ta)們都(dou)是(shi)天文(wen)發(fa)(fa)(fa)燒友(you),經常在(zai)一起(qi)探討天文(wen)問題,錢(qian)德拉塞卡空間望(wang)遠鏡發(fa)(fa)(fa)回的(de)資料引起(qi)了他(ta)們的(de)興(xing)趣,他(ta)們發(fa)(fa)(fa)現在(zai)IC443的(de)超新星遺跡有(you)(you)(you)些特別,似(si)乎有(you)(you)(you)一個點狀的(de)X射線(xian)源(yuan)存在(zai),這(zhe)表明那里(li)很(hen)可能會(hui)有(you)(you)(you)一顆脈(mo)沖(chong)星。他(ta)們把這(zhe)個消息報告給了專(zhuan)業天文(wen)學(xue)(xue)家(jia)(jia)。結果(guo),這(zhe)個發(fa)(fa)(fa)現獲(huo)得(de)了專(zhuan)家(jia)(jia)的(de)認可,麻省理工(gong)學(xue)(xue)院脈(mo)沖(chong)星專(zhuan)家(jia)(jia)布(bu)賴恩博士對這(zhe)些中(zhong)學(xue)(xue)生(sheng)的(de)成果(guo)評價說:“這(zhe)是(shi)一個實(shi)(shi)實(shi)(shi)在(zai)在(zai)的(de)科學(xue)(xue)發(fa)(fa)(fa)現。有(you)(you)(you)關人員都(dou)應(ying)該對此(ci)成就感(gan)到驕傲(ao)。”
脈沖星(xing)實在(zai)是一種奇異的(de)(de)天體,人們(men)對(dui)它的(de)(de)各種特性還沒(mei)有完(wan)(wan)全了(le)解(jie)(jie),很多(duo)(duo)發(fa)現都是事先(xian)沒(mei)有預料到的(de)(de)。隨著人們(men)對(dui)它的(de)(de)了(le)解(jie)(jie)越(yue)來越(yue)多(duo)(duo),這方(fang)面的(de)(de)理論建設也就會越(yue)來越(yue)完(wan)(wan)善(shan),故事也許不會再(zai)發(fa)生。
那(nei)是(shi)1967年8月(yue),劍橋射電天(tian)(tian)文臺(tai)的(de)(de)(de)女研究生貝爾在(zai)紛亂的(de)(de)(de)記錄紙帶上察覺到(dao)一(yi)(yi)(yi)個(ge)奇怪的(de)(de)(de)“干擾”信(xin)號,經(jing)多次反復鉆(zhan)研,她(ta)成(cheng)功地(di)(di)認(ren)證:地(di)(di)球(qiu)每隔1.33秒接收到(dao)一(yi)(yi)(yi)個(ge)極其(qi)(qi)規則(ze)的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)。得(de)知(zhi)這一(yi)(yi)(yi)驚人(ren)(ren)(ren)消息,她(ta)的(de)(de)(de)導師(shi)休伊(yi)(yi)什(shen)曾懷(huai)疑這可能(neng)是(shi)外星(xing)人(ren)(ren)(ren)——“小綠人(ren)(ren)(ren)”——發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)摩爾斯電碼,他們可能(neng)在(zai)向(xiang)地(di)(di)球(qiu)問候。但是(shi),進一(yi)(yi)(yi)步的(de)(de)(de)測量表(biao)明(ming),這個(ge)天(tian)(tian)體(ti)發(fa)(fa)出脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)(de)頻率(lv)精(jing)確得(de)令人(ren)(ren)(ren)難以(yi)置信(xin),并(bing)沒有電碼的(de)(de)(de)明(ming)顯豐富信(xin)息。接下來,貝爾又找出了(le)(le)另外3個(ge)類似的(de)(de)(de)源,所以(yi)排除了(le)(le)外星(xing)人(ren)(ren)(ren)信(xin)號,因為(wei)(wei)不可能(neng)有三個(ge)“小綠人(ren)(ren)(ren)”在(zai)不同(tong)方向(xiang)、同(tong)時向(xiang)地(di)(di)球(qiu)發(fa)(fa)射穩定頻率(lv)信(xin)號。再經(jing)過(guo)認(ren)真仔細研究,1968年2月(yue),貝爾和休伊(yi)(yi)什(shen)聯名在(zai)英國《自然》雜志上報告了(le)(le)新(xin)(xin)型(xing)天(tian)(tian)體(ti)——脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現,并(bing)認(ren)為(wei)(wei)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)就是(shi)物(wu)(wu)理(li)學(xue)(xue)家預言的(de)(de)(de)超(chao)級致密的(de)(de)(de)、接近黑洞的(de)(de)(de)奇異天(tian)(tian)體(ti),其(qi)(qi)半徑(jing)大約10公里,其(qi)(qi)密度相(xiang)當于(yu)將整個(ge)太(tai)陽壓(ya)縮到(dao)北京(jing)市區(qu)的(de)(de)(de)范圍(wei),因此具(ju)有超(chao)強的(de)(de)(de)引力(li)場。乒乓球(qiu)大小的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)物(wu)(wu)質相(xiang)當于(yu)地(di)(di)球(qiu)上一(yi)(yi)(yi)座山的(de)(de)(de)重(zhong)量。這是(shi)20世紀激(ji)動人(ren)(ren)(ren)心的(de)(de)(de)重(zhong)大發(fa)(fa)現,為(wei)(wei)人(ren)(ren)(ren)類探(tan)索(suo)自然開(kai)辟(pi)了(le)(le)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)領域(yu),而且對現代物(wu)(wu)理(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展產生了(le)(le)深遠(yuan)影響(xiang),成(cheng)為(wei)(wei)上世紀60年代天(tian)(tian)文學(xue)(xue)的(de)(de)(de)四大發(fa)(fa)現之一(yi)(yi)(yi)。
然而,榮譽出現了(le)(le)歸屬爭議。1974年諾(nuo)貝爾(er)(er)物理學獎桂冠只戴(dai)在導(dao)師休伊什(shen)的(de)(de)頭上,完全忽略了(le)(le)學生貝爾(er)(er)的(de)(de)貢獻,輿論一片嘩然。英國著(zhu)名天文(wen)學家霍(huo)(huo)伊爾(er)(er)爵士在倫(lun)敦(dun)《泰(tai)(tai)晤士報(bao)》發表談話(hua),他認(ren)為,貝爾(er)(er)應同休伊什(shen)共享(xiang)諾(nuo)貝爾(er)(er)獎,并對諾(nuo)貝爾(er)(er)獎委員(yuan)會授獎前的(de)(de)調(diao)查工作欠周(zhou)密提出了(le)(le)批評,甚(shen)至認(ren)為此(ci)事件是諾(nuo)貝爾(er)(er)獎歷史(shi)上一樁丑聞、性別歧視(shi)案。霍(huo)(huo)伊爾(er)(er)還認(ren)為,貝爾(er)(er)的(de)(de)發現是非常重要的(de)(de),但她(ta)的(de)(de)導(dao)師竟(jing)把這(zhe)一發現扣壓半(ban)年,從客觀上講就(jiu)是一種盜竊(qie)。更有學者指出,“貝爾(er)(er)小姐作出的(de)(de)卓越(yue)發現,讓她(ta)的(de)(de)導(dao)師休伊什(shen)贏得(de)了(le)(le)諾(nuo)貝爾(er)(er)物理獎”。著(zhu)名天文(wen)學家曼(man)徹斯特和泰(tai)(tai)勒(le)所著(zhu)《脈沖星(xing)》一書(shu)的(de)(de)扉頁上寫道(dao):“獻給喬瑟琳·貝爾(er)(er),沒有她(ta)的(de)(de)聰明和執著(zhu),我們不能獲得(de)脈沖星(xing)的(de)(de)喜悅。”。霍(huo)(huo)金在《時間簡史(shi)》一書(shu)中,也只說(shuo)脈沖星(xing)是貝爾(er)(er)發現的(de)(de),不提休伊什(shen)。
關于脈沖星(xing)真正(zheng)發現(xian)者的(de)(de)爭(zheng)論(lun)和對諾貝(bei)爾獎委員會的(de)(de)質疑(yi),已經歷了40年(nian)。40年(nian)后(hou)的(de)(de)今天,它再次成(cheng)為(wei)關注話題。回首往事,作(zuo)為(wei)導師(shi)的(de)(de)休伊什獲得了諾貝(bei)爾獎,無可(ke)厚非,但貝(bei)爾失去殊榮,卻(que)令人感(gan)到惋(wan)惜。如果沒有貝(bei)爾對“干擾”信號(hao)一(yi)絲不茍的(de)(de)追究,他們(men)可(ke)能錯(cuo)過脈沖星(xing)的(de)(de)發現(xian)。若把諾貝(bei)爾獎“競(jing)賽”比作(zuo)科學“奧運會”,那么,40年(nian)前的(de)(de)“裁(cai)判(pan)”們(men)顯然吹(chui)了“黑哨”,至少(shao)是誤判(pan),這玷污了諾貝(bei)爾獎的(de)(de)科學公(gong)正(zheng)權威性。
貝(bei)爾訪問北京(jing)期間(jian),筆者與她談起脈(mo)沖(chong)星的(de)發(fa)現經(jing)歷(li)和對諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)的(de)看法,她說(shuo),脈(mo)沖(chong)星發(fa)現后不久,她就被迫離開(kai)了劍(jian)橋(qiao)大學(xue)(xue)(xue)。沉默稍許,她直言(yan)(yan),上(shang)世紀60年(nian)(nian)代,科(ke)學(xue)(xue)(xue)機構普遍存(cun)在忽視學(xue)(xue)(xue)生(sheng)貢獻(xian)的(de)傾(qing)向,特別是女學(xue)(xue)(xue)生(sheng)。導(dao)師(shi)經(jing)常(chang)以“上(shang)級(ji)(ji)領導(dao)”自居,將(jiang)學(xue)(xue)(xue)生(sheng)成(cheng)果竊為(wei)己有,然后想(xiang)辦法把學(xue)(xue)(xue)生(sheng)一腳踢開(kai)。然而,1993年(nian)(nian),兩位美(mei)國天文學(xue)(xue)(xue)家因發(fa)現脈(mo)沖(chong)星雙星而榮(rong)獲(huo)(huo)諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)時,諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)委(wei)員會格外(wai)精心,邀(yao)請貝(bei)爾參加了頒獎(jiang)(jiang)儀式,算是一種補償吧。1968年(nian)(nian),離開(kai)劍(jian)橋(qiao)后,她和休伊什沒有再合作(zuo),直到上(shang)世紀80年(nian)(nian)代,他們才在一次國際會議上(shang)相見(jian),并握(wo)手(shou)言(yan)(yan)和。脈(mo)沖(chong)星發(fa)現以來,除了諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang),她榮(rong)獲(huo)(huo)了十幾項世界(jie)級(ji)(ji)科(ke)學(xue)(xue)(xue)獎(jiang)(jiang),并成(cheng)為(wei)科(ke)學(xue)(xue)(xue)大使(shi)。
最愚蠢的一腳
就(jiu)在貝爾小姐發(fa)現(xian)射電脈沖之(zhi)前,有(you)位(wei)物理學家(jia)也(ye)把他(ta)(ta)(ta)的射電望遠鏡對準了太空,他(ta)(ta)(ta)觀測的位(wei)置(zhi)是(shi)獵戶座的一(yi)(yi)個脈沖星,他(ta)(ta)(ta)發(fa)現(xian)自動(dong)記(ji)錄儀(yi)在發(fa)生著(zhu)顫抖,這(zhe)種顫抖是(shi)有(you)一(yi)(yi)定規律可循(xun)的,但是(shi)他(ta)(ta)(ta)并沒有(you)留意(yi)這(zhe)種情況,他(ta)(ta)(ta)以(yi)為自己的設(she)備出了什(shen)么毛病,于是(shi),他(ta)(ta)(ta)對著(zhu)儀(yi)器輕輕地踢(ti)了一(yi)(yi)腳,儀(yi)器的顫抖消失(shi)了,他(ta)(ta)(ta)就(jiu)是(shi)這(zhe)樣與發(fa)現(xian)脈沖星的桂冠擦(ca)肩(jian)而(er)過(guo),與他(ta)(ta)(ta)一(yi)(yi)起擦(ca)肩(jian)而(er)過(guo)的,還有(you)一(yi)(yi)筆諾貝爾獎金。
這(zhe)最愚(yu)蠢的一腳(jiao),使(shi)他(ta)終身難忘,后悔不(bu)已。他(ta)向貝爾小姐(jie)講述了(le)自(zi)己的故事(shi)。但(dan)他(ta)卻不(bu)愿意(yi)透露(lu)自(zi)己的身份。所以直到今天,也沒有人知道這(zhe)位射電天文學家是誰。
搖擺舞
雖(sui)然(ran)脈沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不是(shi)外(wai)(wai)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)發射的(de)(de)信(xin)號,但是(shi)人(ren)(ren)們依(yi)然(ran)對外(wai)(wai)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)極感興趣,人(ren)(ren)們認為,如果有(you)(you)外(wai)(wai)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)的(de)(de)話,他們應該在(zai)一顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang),于是(shi),尋(xun)找太陽(yang)系以外(wai)(wai)的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)工作就從來沒有(you)(you)停止過,許多(duo)人(ren)(ren)在(zai)這(zhe)(zhe)條道路上(shang)艱難的(de)(de)向前摸索著,他們被稱為獵星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)。第一個(ge)發現太陽(yang)系以外(wai)(wai)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)不是(shi)這(zhe)(zhe)些獵星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren),而是(shi)一位研究脈沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)科學家。
安德魯(lu)·林恩(en)(也有(you)人譯作 萊恩(en))是(shi)(shi)(shi)全球發(fa)現(xian)脈沖星最多的(de)人。林恩(en)發(fa)現(xian)了(le)一(yi)(yi)類(lei)奇怪的(de)脈沖星,其脈沖總是(shi)(shi)(shi)會(hui)早(zao)到(dao)或晚到(dao)地球幾毫秒,這種情況每(mei)半(ban)年就出現(xian)一(yi)(yi)次,仿佛是(shi)(shi)(shi)脈沖星一(yi)(yi)會(hui)兒(er)朝著我們而來,一(yi)(yi)會(hui)兒(er)又(you)離開我們而去,脈沖星好像是(shi)(shi)(shi)在(zai)跳(tiao)搖(yao)(yao)擺舞(wu)。他(ta)把自己(ji)的(de)這一(yi)(yi)發(fa)現(xian)發(fa)表在(zai)了(le)著名的(de)科(ke)學雜志(zhi)《自然》上面,結(jie)果立即震驚了(le)學術(shu)界。真是(shi)(shi)(shi)令人難(nan)以置信,林恩(en)在(zai)偶然間發(fa)現(xian)了(le)脈沖星被行星引力(li)牽引在(zai)跳(tiao)搖(yao)(yao)擺舞(wu),這種搖(yao)(yao)擺的(de)證據表明,在(zai)這顆脈沖星的(de)周圍,有(you)行星圍繞(rao)著它運行。這個發(fa)現(xian)讓那些獵(lie)星人極感興趣。
就(jiu)在(zai)安(an)德魯·林恩即將在(zai)美國天文(wen)學年會上發言前(qian)夕,為了(le)(le)充分準備他的(de)(de)研究資料,他開(kai)始重新檢查(cha)并修正有關(guan)數據,但是(shi)這(zhe)(zhe)個時(shi)候,他卻突然發現(xian)自己(ji)犯了(le)(le)一個錯誤:他所發現(xian)的(de)(de)“搖擺”,其實只是(shi)地(di)球自身(shen)在(zai)環繞(rao)太陽運行過程(cheng)中所產生(sheng)的(de)(de)“搖擺”。由(you)于電(dian)腦出錯,先(xian)前(qian)未能考慮到這(zhe)(zhe)一因(yin)素,所以(yi)才出現(xian)了(le)(le)脈沖星“搖擺”的(de)(de)錯誤結論。林恩一下子呆了(le)(le),他開(kai)始為自己(ji)的(de)(de)愚(yu)蠢后(hou)悔不已,最(zui)后(hou),他終于作出了(le)(le)痛苦的(de)(de)選擇,必須公開(kai)承認(ren)這(zhe)(zhe)一重大失誤。
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(ye)就是(shi)在(zai)(zai)這一(yi)(yi)天,也(ye)就是(shi)在(zai)(zai)這次會(hui)議上,還有另一(yi)(yi)個人,也(ye)準備(bei)了(le)相(xiang)似的(de)發言,他也(ye)是(shi)一(yi)(yi)位脈沖星觀測者,他的(de)名(ming)字叫(jiao)做(zuo)亞歷克斯(si)·沃(wo)爾茲坎。
但與(yu)林恩不(bu)(bu)同的(de)是(shi),他(ta)(ta)的(de)證(zheng)據確(que)確(que)實(shi)實(shi)地(di)表(biao)明,有(you)一(yi)(yi)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)不(bu)(bu)僅(jin)只被一(yi)(yi)顆行(xing)星(xing)所環繞,而(er)是(shi)具有(you)一(yi)(yi)整套行(xing)星(xing)系統!發(fa)(fa)言之前,沃爾茲坎有(you)些忐忑不(bu)(bu)安,因為(wei)林恩的(de)認錯無疑更加強化了一(yi)(yi)種(zhong)根深蒂固(gu)的(de)觀念;“脈(mo)沖(chong)星(xing)不(bu)(bu)可能有(you)行(xing)星(xing)環繞”。不(bu)(bu)過這(zhe)一(yi)(yi)次(ci),事實(shi)證(zheng)明沃爾茲坎是(shi)對(dui)的(de),他(ta)(ta)不(bu)(bu)僅(jin)發(fa)(fa)現(xian)了脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)“搖擺(bai)”,而(er)且(qie)計算(suan)出(chu)有(you)3顆行(xing)星(xing)在圍繞這(zhe)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)運行(xing),并且(qie)這(zhe)些行(xing)星(xing)每200天(tian)就(jiu)相(xiang)會(hui)一(yi)(yi)次(ci),每一(yi)(yi)次(ci)其中兩(liang)顆較大的(de)行(xing)星(xing)都會(hui)相(xiang)互影響對(dui)方,這(zhe)樣就(jiu)使(shi)它們的(de)軌道發(fa)(fa)生一(yi)(yi)些微妙(miao)的(de)改變。正是(shi)這(zhe)些改變,使(shi)他(ta)(ta)發(fa)(fa)現(xian)了這(zhe)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)擁有(you)行(xing)星(xing)的(de)秘密。
脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)就是(shi)(shi)這樣被發(fa)(fa)現了(le),而且它還是(shi)(shi)一個(ge)完整(zheng)的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong),但是(shi)(shi)這個(ge)時候,那些獵(lie)星(xing)(xing)(xing)人(ren)連一個(ge)太(tai)陽(yang)系(xi)以(yi)外的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)也(ye)沒有(you)(you)找到(dao),這樣的(de)(de)發(fa)(fa)現讓獵(lie)星(xing)(xing)(xing)人(ren)感到(dao)十分困惑,因為脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)具有(you)(you)行(xing)星(xing)(xing)(xing),這是(shi)(shi)天文學家過(guo)(guo)去沒有(you)(you)想到(dao)的(de)(de)。脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)爆發(fa)(fa)過(guo)(guo)的(de)(de)中子星(xing)(xing)(xing),他怎么可能(neng)會有(you)(you)行(xing)星(xing)(xing)(xing)呢(ni)?
第一個日外行星系統就是這樣被發現(xian)了,由于它不符合現(xian)代的天文學(xue)理(li)論(lun),這個發現(xian)總(zong)是讓人(ren)感到有些意外。
脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)擁有(you)行星(xing)(xing)的發現(xian)(xian)雖然(ran)看起來顯得意(yi)外,在這(zhe)方面(mian)還有(you)更加意(yi)外的發現(xian)(xian),那(nei)就是脈(mo)沖(chong)雙星(xing)(xing)。
赫爾斯是個研究生(sheng),他(ta)(ta)(ta)被當作泰勒(le)(le)的(de)(de)助(zhu)手派(pai)往(wang)波多黎(li)各的(de)(de)阿雷西博(bo)(bo),用大(da)射(she)(she)電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡觀測脈沖(chong)星,那是當時最好的(de)(de)射(she)(she)電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡,也許(xu)正是使用了這個望(wang)遠(yuan)鏡的(de)(de)原因,他(ta)(ta)(ta)發現(xian)了一(yi)種奇怪的(de)(de)電(dian)波,這個時候距離(li)第一(yi)顆(ke)脈沖(chong)星的(de)(de)發現(xian)僅僅過了七年(nian),人們(men)對(dui)脈沖(chong)星的(de)(de)了解(jie)還很膚淺,當時赫爾斯還不能立刻確信(xin)他(ta)(ta)(ta)所看到(dao)的(de)(de)周期變化就是事(shi)實(shi),經過反(fan)復觀測后,他(ta)(ta)(ta)才(cai)確定(ding)該系統是雙(shuang)體。他(ta)(ta)(ta)把這個消(xiao)息(xi)電(dian)告泰勒(le)(le),泰勒(le)(le)立刻趕往(wang)阿雷西博(bo)(bo),他(ta)(ta)(ta)們(men)進(jin)一(yi)步研究后認(ren)為這是一(yi)個脈沖(chong)雙(shuang)星,并且一(yi)起(qi)確定(ding)了雙(shuang)星的(de)(de)周期和兩顆(ke)天體之(zhi)間(jian)的(de)(de)距離(li)。
于是(shi),第一顆脈(mo)沖雙星就是(shi)這(zhe)樣被發現(xian)了,這(zhe)個發現(xian)在1993年(nian)被授予諾貝爾(er)獎,這(zhe)樣有(you)關脈(mo)沖星的發現(xian)就有(you)了兩項諾貝爾(er)獎。
2003年12月(yue),Nature上的(de)一(yi)(yi)篇(pian)研(yan)究(jiu)報告宣布發(fa)現了脈(mo)(mo)沖星(xing)PSR J0737-3039,與(yu)看(kan)起來像是(shi)(shi)一(yi)(yi)顆中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)的(de)恒星(xing)成對出現。一(yi)(yi)個月(yue)后(hou),當來自澳大利亞Parkes天(tian)文(wen)望遠鏡的(de)數據被重新分析時(shi),研(yan)究(jiu)人(ren)員發(fa)現該中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)實際上也是(shi)(shi)另一(yi)(yi)顆脈(mo)(mo)沖星(xing)。所以這(zhe)是(shi)(shi)第一(yi)(yi)個被發(fa)現的(de)雙脈(mo)(mo)沖星(xing)體系,名稱是(shi)(shi)PSR J0737-3039 A/B。
脈(mo)沖(chong)雙(shuang)星與雙(shuang)脈(mo)沖(chong)星
脈沖(chong)(chong)(chong)雙星(xing)(xing)與(yu)雙脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)是(shi)有(you)區別(bie)的(de)。在脈沖(chong)(chong)(chong)雙星(xing)(xing)系(xi)統中,一個(ge)(ge)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)與(yu)另外一個(ge)(ge)非脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)(可以是(shi)中子星(xing)(xing)、白矮星(xing)(xing)、甚至(zhi)是(shi)普(pu)通的(de)主序(xu)星(xing)(xing))相伴。在雙脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)系(xi)統中,必須是(shi)兩個(ge)(ge)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)相伴。已經(jing)發現的(de)脈沖(chong)(chong)(chong)雙星(xing)(xing)系(xi)統已經(jing)有(you)120個(ge)(ge),而發現的(de)雙脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)系(xi)統只有(you)一個(ge)(ge)PSRJ0737-3039A/B。
由于脈沖星是在蹋縮(suo)的(de)(de)超新星的(de)(de)殘骸中發現的(de)(de),它(ta)們有助于我們了解星體蹋縮(suo)時(shi)發生了什么情況。還可通過對它(ta)們的(de)(de)研究揭示宇(yu)宙誕生和演(yan)變的(de)(de)奧秘。而且,隨(sui)著時(shi)間的(de)(de)推(tui)移,脈沖星的(de)(de)行為方式也(ye)會發生多種多樣(yang)的(de)(de)變化。
每顆脈(mo)(mo)沖星的(de)周(zhou)(zhou)期并非恒(heng)定如一。我們(men)(men)能(neng)(neng)探測到的(de)是中(zhong)子星的(de)旋(xuan)轉能(neng)(neng)(電(dian)(dian)磁輻(fu)射(she)的(de)來(lai)源)。每當脈(mo)(mo)沖星發射(she)電(dian)(dian)磁輻(fu)射(she)后(hou),它(ta)就會失去一部分(fen)旋(xuan)轉能(neng)(neng),且轉速下降。通(tong)過(guo)(guo)月復一月,年復一年地測量(liang)它(ta)們(men)(men)的(de)旋(xuan)轉周(zhou)(zhou)期,我們(men)(men)可以精確(que)地推斷出它(ta)們(men)(men)的(de)轉速降低了(le)多少、在(zai)演變(bian)過(guo)(guo)程中(zhong)能(neng)(neng)量(liang)損失了(le)多少,甚至(zhi)還(huan)(huan)能(neng)(neng)夠推斷出在(zai)因轉速太低而(er)無法發光之(zhi)前,它(ta)們(men)(men)還(huan)(huan)能(neng)(neng)生存(cun)多長時(shi)間。
事(shi)實還(huan)證明,每顆(ke)脈沖星(xing)(xing)都有(you)與眾(zhong)不同之(zhi)處。有(you)些(xie)(xie)亮度極高;有(you)些(xie)(xie)會(hui)發(fa)生(sheng)星(xing)(xing)震,頃(qing)刻(ke)間使轉速陡增;有(you)些(xie)(xie)在雙星(xing)(xing)軌道上(shang)有(you)伴星(xing)(xing);還(huan)有(you)數十(shi)顆(ke)脈沖星(xing)(xing)轉速奇快(高達每秒鐘(zhong)一千次)。每次新(xin)發(fa)現都會(hui)帶來一些(xie)(xie)新(xin)的、珍奇的資料,科(ke)學家可以利(li)用這些(xie)(xie)資料幫助我們了解宇宙。
喬(qiao)斯林·貝爾·博內爾與1974年諾(nuo)貝爾物理(li)學獎無緣
博(bo)內爾(er)是(shi)安(an)東尼·休(xiu)(xiu)伊(yi)(yi)(yi)什(shen)(Antony Hewish)的研究(jiu)生,正(zheng)是(shi)她(ta)首次發(fa)現了脈沖星。1968年(nian),她(ta)和(he)休(xiu)(xiu)伊(yi)(yi)(yi)什(shen)聯名在《自(zi)(zi)然》雜志上(shang)公布了這一(yi)發(fa)現。1973年(nian),她(ta)們又共同(tong)得(de)到了美國富(fu)蘭(lan)克林管理(li)研究(jiu)院頒(ban)發(fa)的邁克爾(er)遜獎章(zhang)。遺憾的是(shi),就在1974年(nian),當諾貝爾(er)獎第一(yi)次授予天(tian)文(wen)學家(jia)時,博(bo)內爾(er)的導師(shi)休(xiu)(xiu)伊(yi)(yi)(yi)什(shen)以及同(tong)事(shi)馬丁(ding)·賴(lai)爾(er)都(dou)榜上(shang)有名,但(dan)(dan)她(ta)自(zi)(zi)己卻被拒在諾貝爾(er)的殿堂(tang)之外。許多(duo)(duo)天(tian)文(wen)學家(jia)對(dui)(dui)此表示(shi)了憤怒,但(dan)(dan)也有人認為博(bo)內爾(er)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是(shi)做(zuo)了收集數(shu)(shu)據(ju)的工作(zuo),而休(xiu)(xiu)伊(yi)(yi)(yi)什(shen)對(dui)(dui)數(shu)(shu)據(ju)的解釋才是(shi)關鍵(jian)。博(bo)內爾(er)從(cong)來沒有去爭(zheng)論自(zi)(zi)己的落(luo)選,但(dan)(dan)絕大多(duo)(duo)數(shu)(shu)的報告都(dou)顯示(shi),她(ta)所做(zuo)的絕非僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是(shi)進行早(zao)期(qi)的觀察(cha)。
據(ju)國(guo)外媒體報道,美國(guo)宇航局消息,錢德拉X射線望遠鏡(jing)正在(zai)跟蹤一(yi)個(ge)快(kuai)速移動的(de)脈沖星,科(ke)學(xue)家之所以對其感興趣,主要原因在(zai)于這(zhe)顆脈沖星運(yun)行的(de)速度(du)非常(chang)快(kuai),甚至在(zai)與(yu)伴星構成的(de)物(wu)質盤上(shang)撞出了一(yi)個(ge)大洞,同時導致物(wu)質盤上(shang)的(de)某塊碎片以每小(xiao)(xiao)時400萬(wan)英里(約每小(xiao)(xiao)時640萬(wan)公里)的(de)速度(du)脫離系(xi)統。在(zai)錢德拉X射線望遠鏡(jing)觀測期間,這(zhe)塊被分離的(de)物(wu)質似乎加快(kuai)了速度(du),NASA科(ke)學(xue)家認為這(zhe)是一(yi)次難得(de)的(de)觀測機會,可研究脈沖星雙星系(xi)統的(de)行為。
這(zhe)個(ge)雙星(xing)系統(tong)(tong)由(you)一(yi)(yi)顆脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)和(he)一(yi)(yi)顆質量為30倍太陽質量的(de)(de)恒星(xing)構(gou)成(cheng),是典型的(de)(de)大(da)(da)質量恒星(xing)與脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)系統(tong)(tong),被命(ming)名為PSR B1259-63/LS 2883,簡稱B1259。脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)可發(fa)出非常(chang)規(gui)律的(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)信號,每(mei)秒旋轉20次,同時有一(yi)(yi)個(ge)高橢圓軌道運動,快(kuai)速(su)旋轉脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)強大(da)(da)磁場(chang)與高能(neng)粒(li)子結合后(hou)可形成(cheng)接近光速(su)的(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)風。來自賓夕法尼(ni)亞(ya)州立大(da)(da)學(xue)的(de)(de)科學(xue)家喬治-帕夫(fu)(fu)洛(luo)夫(fu)(fu)認為,我(wo)們(men)目(mu)睹了一(yi)(yi)些特別的(de)(de)東西,當脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)快(kuai)速(su)移動時,將系統(tong)(tong)物質盤的(de)(de)材料踢(ti)出。
大約(yue)每41個月,脈沖(chong)星(xing)會非常接(jie)近這(zhe)顆大質(zhi)量(liang)恒星(xing),并穿過恒星(xing)周圍的(de)(de)物質(zhi)盤,于(yu)是拆(chai)解這(zhe)個物質(zhi)盤的(de)(de)行動由此(ci)(ci)開始。整個物質(zhi)盤的(de)(de)體積相(xiang)當于(yu)太陽系的(de)(de)100倍,跨度非常大,但也相(xiang)當薄(bo),如果將這(zhe)些物質(zhi)做個等量(liang)類比(bi),大約(yue)與地球(qiu)海洋所有的(de)(de)水相(xiang)當。喬治-華盛頓大學的(de)(de)另一(yi)位科學家奧列格是本(ben)論(lun)文的(de)(de)合著者,他(ta)認為脈沖(chong)星(xing)風正(zheng)在(zai)加(jia)快,仿佛有個加(jia)速的(de)(de)推力作用于(yu)此(ci)(ci)。
B1259系統(tong)(tong)距離我們(men)大約7500光年,錢德拉X射線望遠鏡在(zai)2011年12月和2014年2月已(yi)經(jing)對其進(jin)行了觀測,物質飛離系統(tong)(tong)的(de)平(ping)均速度接近(jin)光速7%,目前(qian)已(yi)經(jing)增加(jia)到光速的(de)15%。顯然脈沖(chong)星(xing)的(de)強(qiang)大風暴讓物質的(de)速度增加(jia),最終伴星(xing)周圍的(de)物質盤會(hui)被整(zheng)個剝離。在(zai)錢德拉X射線的(de)觀測計劃中還(huan)將繼續(xu)對B1259系統(tong)(tong)進(jin)行觀測,本(ben)項(xiang)研究(jiu)發表在(zai)2015年6月20日的(de)《天體物理學(xue)》雜志(zhi)上(shang)。
11月10日7時42分(fen),我(wo)國在酒泉衛(wei)(wei)星發射(she)中心(xin)用長征(zheng)十一號運載火箭(jian),成功發射(she)了脈沖(chong)星試(shi)驗(yan)衛(wei)(wei)星。該(gai)星主要用于(yu)驗(yan)證脈沖(chong)星探測器性能指標和空間環境適(shi)應性,積(ji)累在軌試(shi)驗(yan)數據,為脈沖(chong)星探測體制驗(yan)證奠定(ding)技(ji)術(shu)基礎。脈沖(chong)星被稱(cheng)作(zuo)宇宙中的燈(deng)塔(ta),它(ta)們(men)特征(zheng)明顯、易于(yu)辨識,在宇宙中的定(ding)位位置比(bi)較精準。
脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)試驗(yan)衛星(xing)(xing)(xing)屬于(yu)太(tai)陽同步軌(gui)道衛星(xing)(xing)(xing),衛星(xing)(xing)(xing)入軌(gui)后,將開展在(zai)軌(gui)技(ji)術試驗(yan),驗(yan)證(zheng)(zheng)星(xing)(xing)(xing)載脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)性(xing)能(neng)指標和(he)空(kong)間環境適(shi)應性(xing),積(ji)累在(zai)軌(gui)實測(ce)(ce)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)數據(ju),為(wei)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(xing)探(tan)測(ce)(ce)及技(ji)術體制驗(yan)證(zheng)(zheng)奠定技(ji)術基礎。
脈沖星和(he)快(kuai)速射電暴距(ju)離(li)研(yan)究獲進(jin)展
天(tian)文(wen)研(yan)究(jiu)中,測(ce)(ce)量天(tian)體到(dao)地(di)球的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)通常(chang)很困(kun)難(nan),但距(ju)(ju)離(li)是最(zui)(zui)基本的(de)(de)參數(shu)。脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)距(ju)(ju)離(li)是進一(yi)步研(yan)究(jiu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)起源(yuan)、演化、分(fen)布以及(ji)輻射(she)特(te)性等(deng)所(suo)需(xu)最(zui)(zui)基本的(de)(de)參數(shu)。目前已(yi)發現的(de)(de)兩(liang)千(qian)多(duo)顆(ke)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)中僅約(yue)有十(shi)分(fen)之一(yi)的(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)具有測(ce)(ce)量距(ju)(ju)離(li)(不依賴于模型的(de)(de)距(ju)(ju)離(li))。近年(nian)來,快速(su)射(she)電暴是天(tian)文(wen)觀測(ce)(ce)中發現的(de)(de)一(yi)類起源(yuan)未知的(de)(de)、色散量較大的(de)(de)、持續時間為(wei)毫秒級(ji)的(de)(de)射(she)電脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)。快速(su)射(she)電暴的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)對分(fen)析其起源(yuan)以及(ji)與(yu)銀河系(xi)的(de)(de)位(wei)置關(guan)系(xi)(河內源(yuan)或河外源(yuan))非常(chang)重要(yao)。已(yi)探測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)17個快速(su)射(she)電暴中有紅移測(ce)(ce)量的(de)(de)僅為(wei)兩(liang)個。
脈沖(chong)星(xing)發(fa)(fa)現不久,科學家發(fa)(fa)現使用脈沖(chong)星(xing)測(ce)(ce)量(liang)距(ju)(ju)離以及色(se)散量(liang)(DM)可構建銀(yin)河系(xi)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)密(mi)(mi)度(du)模型。應(ying)用此模型可估測(ce)(ce)所有具有色(se)散量(liang)測(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)銀(yin)河系(xi)內脈沖(chong)星(xing)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離,且模型距(ju)(ju)離的(de)(de)(de)精度(du)極大依(yi)賴于已(yi)知(zhi)距(ju)(ju)離測(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)脈沖(chong)星(xing)數目、準確度(du)。最近的(de)(de)(de)銀(yin)河系(xi)電(dian)子(zi)密(mi)(mi)度(du)模型是(shi)NE2001模型,此模型主要描述了銀(yin)河系(xi)內自由電(dian)子(zi)密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)(de)分布。
近(jin)期(qi),中國科學(xue)院新(xin)疆天(tian)文臺博士生姚菊枚構建了(le)(le)新(xin)的(de)(de)電子密(mi)度模(mo)型(xing)(簡稱YMW16)。相對已有模(mo)型(xing),通過近(jin)十(shi)多年觀(guan)測,YMW16具(ju)備(bei)以(yi)下有利(li)條件:一、具(ju)有測量(liang)距(ju)離的(de)(de)脈沖星(xing)數(shu)目(mu)增(zeng)加了(le)(le)一倍,且銀(yin)河系(xi)結(jie)構參數(shu)精度提(ti)(ti)高(gao)(gao);二、麥(mai)哲倫(lun)(lun)云(yun)脈沖星(xing)數(shu)目(mu)增(zeng)加,對麥(mai)哲倫(lun)(lun)云(yun)結(jie)構認(ren)識(shi)得到提(ti)(ti)高(gao)(gao);三、發(fa)現快速射電暴,研究(jiu)了(le)(le)星(xing)系(xi)際介質(zhi)自(zi)由電子密(mi)度的(de)(de)分布(bu)。研究(jiu)人(ren)員緊抓(zhua)時機,提(ti)(ti)出的(de)(de)YMW16不僅(jin)提(ti)(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)銀(yin)河系(xi)脈沖星(xing)模(mo)型(xing)距(ju)離精度,在(zai)95%的(de)(de)置信(xin)區間范圍內優于NE2001近(jin)40%,且是第(di)一個可用于估測麥(mai)哲倫(lun)(lun)云(yun)脈沖星(xing)及快速射電暴距(ju)離的(de)(de)模(mo)型(xing)。姚菊玫在(zai)澳大利(li)亞天(tian)文臺教授(shou)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(guan)研究(jiu)成果已發(fa)表在(zai)《天(tian)體物理學(xue)雜志》(The Astrophysical Journal,2017, 835, 29)上。