脈(mo)沖星(xing)(Pulsar),又稱波(bo)霎,是(shi)中子星(xing)的一種,為(wei)會周期性發射脈(mo)沖信(xin)號的星(xing)體,直徑大多為(wei)10千米左右,自轉極快。
人(ren)們最(zui)早認為恒(heng)(heng)星是(shi)永遠(yuan)不變的(de)(de)(de)。而(er)大多(duo)數恒(heng)(heng)星的(de)(de)(de)變化(hua)過程是(shi)如此的(de)(de)(de)漫長,人(ren)們也根本覺察不到。然而(er),并不是(shi)所有(you)的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星都那(nei)么平靜。后來人(ren)們發(fa)現,有(you)些恒(heng)(heng)星也很“調(diao)皮”,變化(hua)多(duo)端。于是(shi),就(jiu)給那(nei)些喜(xi)歡變化(hua)的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星起了個專(zhuan)門的(de)(de)(de)名字,叫“變星”。
脈沖(chong)星(xing)(xing)發射的射電(dian)脈沖(chong)的周期性非常有規律(lv)。一(yi)開始,人們對此(ci)很困惑,甚至曾(ceng)想到這可能是外(wai)星(xing)(xing)人在向我(wo)們發電(dian)報聯系。據說,第一(yi)顆(ke)脈沖(chong)星(xing)(xing)就曾(ceng)被叫做“小綠(lv)人一(yi)號”。
經過幾位天文(wen)學家一年的(de)努(nu)力(li),終(zhong)于證實,脈(mo)沖(chong)星就是正在快速自轉(zhuan)的(de)中(zhong)子星。而(er)且,正是由于它(ta)的(de)快速自轉(zhuan)而(er)發出(chu)射電脈(mo)沖(chong)。蟹(xie)狀星云(yun)脈(mo)沖(chong)星的(de)X射線/可見光波段(duan)合(he)成圖像(xiang)。
正(zheng)如地球有磁場(chang)(chang)一(yi)樣(yang),恒(heng)(heng)星也有磁場(chang)(chang);也正(zheng)如地球在(zai)(zai)自轉一(yi)樣(yang),恒(heng)(heng)星也都(dou)在(zai)(zai)自轉著;還(huan)跟(gen)地球一(yi)樣(yang),恒(heng)(heng)星的磁場(chang)(chang)方向不(bu)一(yi)定跟(gen)自轉軸(zhou)在(zai)(zai)同一(yi)直線上。這樣(yang),每當恒(heng)(heng)星自轉一(yi)周,它的磁場(chang)(chang)就(jiu)會在(zai)(zai)空間劃一(yi)個圓,而(er)且可能掃過地球一(yi)次。
那么(me)豈不是(shi)所有恒(heng)(heng)星都能發(fa)脈(mo)沖了(le)?其(qi)實不然(ran),要發(fa)出像(xiang)脈(mo)沖星那樣(yang)(yang)的射電信(xin)號,需要很強的磁(ci)(ci)場(chang)。而(er)只有體積越(yue)小、質量越(yue)大的恒(heng)(heng)星,它的磁(ci)(ci)場(chang)才越(yue)強。而(er)中子星正是(shi)這樣(yang)(yang)高密度的恒(heng)(heng)星。
另一方面(mian),當恒星(xing)(xing)體積(ji)越(yue)(yue)大、質(zhi)量越(yue)(yue)大,它的(de)自轉(zhuan)周(zhou)(zhou)期就越(yue)(yue)短。我們很熟悉的(de)地球自轉(zhuan)一周(zhou)(zhou)要二十四小時。而脈沖(chong)星(xing)(xing)的(de)自轉(zhuan)周(zhou)(zhou)期竟然小到0.0014秒!要達到這(zhe)個速度,連白矮星(xing)(xing)都不行。這(zhe)同樣說明,只有(you)高速旋轉(zhuan)的(de)中子星(xing)(xing),才可能扮演(yan)脈沖(chong)星(xing)(xing)的(de)角色。
脈沖星發射射電(dian)脈沖
這個結論引起了巨大的轟動。因為雖(sui)然(ran)早在(zai)(zai)30年代,中子(zi)星(xing)就作(zuo)為假說而(er)被提(ti)了出(chu)來(lai),但是一直沒有得到(dao)證實(shi),人們(men)也(ye)不曾觀測(ce)到(dao)中子(zi)星(xing)的存在(zai)(zai)。而(er)且因為理論預言的中子(zi)星(xing)密(mi)度大得超(chao)出(chu)了人們(men)的想(xiang)象,在(zai)(zai)當時,人們(men)還(huan)普(pu)遍對這個假說抱懷疑的態度。
直到(dao)脈沖(chong)星(xing)被發(fa)(fa)(fa)現后(hou),經過計(ji)算,它(ta)的脈沖(chong)強度和(he)頻率只有像中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)星(xing)那樣體積小、密(mi)度大(da)、質量(liang)大(da)的星(xing)體才能(neng)達(da)到(dao)。這樣,中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)星(xing)才真正由假說成為事(shi)實。這真是上世紀天文學(xue)上的一件大(da)事(shi)。因此,脈沖(chong)星(xing)的發(fa)(fa)(fa)現,被稱(cheng)為二十(shi)世紀六十(shi)年代的四大(da)天文學(xue)重要發(fa)(fa)(fa)現之一。
脈沖星(xing)是20世紀60年代天文的(de)四大發現(xian)之一。至今,脈沖星(xing)已被(bei)我們(men)找到了(le)不(bu)少于1620多(duo)顆,并且已得(de)知(zhi)它們(men)就(jiu)是高速自轉著的(de)中子星(xing)。
脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)有(you)個奇(qi)異的(de)特性——短(duan)而(er)穩定的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)周期。所謂脈(mo)沖(chong)(chong)就是像人的(de)脈(mo)搏(bo)一(yi)樣,一(yi)下一(yi)下出現短(duan)促的(de)無線電訊號(hao),如貝(bei)爾(er)發(fa)現的(de)第一(yi)顆脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing),每兩脈(mo)沖(chong)(chong)間隔時(shi)間是1.337秒(miao),其他脈(mo)沖(chong)(chong)還有(you)短(duan)到(dao)0.0014秒(miao)(編號(hao)為(wei)PSR-J1748-2446)的(de),最長的(de)也不過11.765735秒(miao)(編號(hao)為(wei)PSR-J1841-0456)。那么,這樣有(you)規則(ze)的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)究(jiu)竟是怎樣產生的(de)呢?
天文學家已經探測、研究得出結論,脈沖(chong)(chong)的(de)形(xing)成是(shi)(shi)由于脈沖(chong)(chong)星的(de)高速自轉(zhuan)(zhuan)。那為什么(me)自轉(zhuan)(zhuan)能形(xing)成脈沖(chong)(chong)呢(ni)?原理就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)像(xiang)我(wo)們(men)乘坐(zuo)輪船在海里航行,看到(dao)(dao)過的(de)燈(deng)(deng)(deng)塔一(yi)(yi)樣(yang)(yang)。設(she)想一(yi)(yi)座燈(deng)(deng)(deng)塔總是(shi)(shi)亮(liang)著且(qie)在不停地有規則運動,燈(deng)(deng)(deng)塔每轉(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)圈,由它窗口射(she)出的(de)燈(deng)(deng)(deng)光(guang)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)射(she)到(dao)(dao)我(wo)們(men)的(de)船上一(yi)(yi)次。不斷旋轉(zhuan)(zhuan),在我(wo)們(men)看來(lai),燈(deng)(deng)(deng)塔的(de)光(guang)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)連(lian)續地一(yi)(yi)明一(yi)(yi)滅。脈沖(chong)(chong)星也是(shi)(shi)一(yi)(yi)樣(yang)(yang),當它每自轉(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)周,我(wo)們(men)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)接收到(dao)(dao)一(yi)(yi)次它輻(fu)射(she)的(de)電(dian)磁(ci)波,于是(shi)(shi)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)形(xing)成一(yi)(yi)斷一(yi)(yi)續的(de)脈沖(chong)(chong)。脈沖(chong)(chong)這種現象,也就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)叫“燈(deng)(deng)(deng)塔效應(ying)”。脈沖(chong)(chong)的(de)周期(qi)其(qi)實就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)是(shi)(shi)脈沖(chong)(chong)星的(de)自轉(zhuan)(zhuan)周期(qi)。
然而燈塔的(de)(de)(de)光只(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)從(cong)窗口射(she)出(chu)來,是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)說(shuo)脈沖星(xing)也(ye)只(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)從(cong)某個(ge)(ge)“窗口”射(she)出(chu)來呢?正是(shi)(shi)這(zhe)樣,脈沖星(xing)就(jiu)是(shi)(shi)中(zhong)子(zi)星(xing),而中(zhong)子(zi)星(xing)與其他(ta)星(xing)體(如太陽)發光不(bu)一樣,太陽表面到處(chu)發亮,中(zhong)子(zi)星(xing)則只(zhi)(zhi)(zhi)有兩個(ge)(ge)相對(dui)著(zhu)的(de)(de)(de)小區(qu)(qu)域才能(neng)(neng)輻(fu)射(she)出(chu)來,其他(ta)地方輻(fu)射(she)是(shi)(shi)跑不(bu)出(chu)來的(de)(de)(de)。即(ji)是(shi)(shi)說(shuo)中(zhong)子(zi)星(xing)表面只(zhi)(zhi)(zhi)有兩個(ge)(ge)亮斑,別處(chu)都是(shi)(shi)暗的(de)(de)(de)。這(zhe)是(shi)(shi)什么原(yuan)因呢?原(yuan)來,中(zhong)子(zi)星(xing)本身存(cun)在(zai)著(zhu)極(ji)大的(de)(de)(de)磁(ci)場,強磁(ci)場把輻(fu)射(she)封閉起來,使中(zhong)子(zi)星(xing)輻(fu)射(she)只(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)沿著(zhu)磁(ci)軸方向,從(cong)兩個(ge)(ge)磁(ci)極(ji)區(qu)(qu)出(chu)來,這(zhe)兩磁(ci)極(ji)區(qu)(qu)就(jiu)是(shi)(shi)中(zhong)子(zi)星(xing)的(de)(de)(de)“窗口”。
中(zhong)子星的輻(fu)射(she)從兩(liang)個(ge)“窗口”出(chu)來后,在(zai)空中(zhong)傳播(bo),形成兩(liang)個(ge)圓(yuan)錐形的輻(fu)射(she)束。若地球剛好在(zai)這(zhe)束輻(fu)射(she)的方向上,我們就(jiu)能接收到輻(fu)射(she),且(qie)每轉(zhuan)一圈,這(zhe)束輻(fu)射(she)就(jiu)掃過(guo)地球一次,也就(jiu)形成我們接收到的有規則(ze)的脈沖信號。
燈(deng)塔模型是現在(zai)最為流行(xing)的脈沖(chong)星(xing)模型。另一種磁場震蕩模型還沒(mei)有被普遍接受(shou)。
脈沖(chong)星(xing)是(shi)高速自轉的中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing),但并不(bu)(bu)(bu)是(shi)所有的中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)都是(shi)脈沖(chong)星(xing)。因(yin)為(wei)當中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)的輻射(she)束不(bu)(bu)(bu)掃過地球時(shi),我們就(jiu)接收不(bu)(bu)(bu)到脈沖(chong)信號,此時(shi)中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)就(jiu)不(bu)(bu)(bu)表現為(wei)脈沖(chong)星(xing)了。
脈(mo)沖(chong)星的一般(ban)符號是(shi)PSR。例如(ru),第一個脈(mo)沖(chong)星就記為PSR1919+21。1919表示(shi)(shi)這(zhe)個脈(mo)沖(chong)星的赤經是(shi)19小(xiao)時19分(fen);+21表示(shi)(shi)脈(mo)沖(chong)星的赤緯是(shi)北緯21度(du)。
雙(shuang)脈(mo)沖星(xing)(xing)PSRJ0737-3039A/B的發(fa)(fa)(fa)現,讓(rang)人們欣喜若(ruo)狂。它(ta)是由(you)兩(liang)個脈(mo)沖星(xing)(xing)形(xing)成的雙(shuang)星(xing)(xing)系統(tong)。能夠(gou)發(fa)(fa)(fa)現雙(shuang)脈(mo)沖星(xing)(xing)系統(tong),確實是非常幸運的事(shi)情。對(dui)PSRJ0737-3039A進行計算以后,科(ke)學家(jia)預(yu)(yu)言(yan)它(ta)的脈(mo)沖輪廓形(xing)狀會發(fa)(fa)(fa)生較(jiao)快的演化,甚至預(yu)(yu)言(yan)在(zai)(zai)2020年左(zuo)右(you),它(ta)的光束會由(you)于軸(zhou)線(xian)進動而從我們的視線(xian)中消失(shi),但是,仔(zi)細(xi)的觀測結果(guo)顯示(shi),預(yu)(yu)期的脈(mo)沖輪廓形(xing)狀根(gen)本就沒有發(fa)(fa)(fa)生變(bian)化,這對(dui)科(ke)學家(jia)的打擊可是不小。預(yu)(yu)言(yan)的失(shi)敗(bai)讓(rang)我們感到,脈(mo)沖星(xing)(xing)的燈塔模(mo)型(xing)似乎存在(zai)(zai)著問題。
盡管還(huan)沒有(you)(you)十(shi)分有(you)(you)力的(de)證據,但是全世(shi)界的(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星專家(jia)都相信(xin)(xin),脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星并(bing)非(fei)或(huo)明或(huo)暗(an)地(di)閃爍發(fa)光(guang),而(er)是發(fa)射(she)(she)出恒(heng)定的(de)能量流。只(zhi)是這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)能量就(jiu)(jiu)像手電筒的(de)光(guang)線那樣(yang)(yang)匯(hui)聚成(cheng)一(yi)(yi)束(shu)(shu)非(fei)常窄的(de)光(guang)束(shu)(shu),從星體的(de)磁(ci)極發(fa)射(she)(she)出來。中子星的(de)磁(ci)軸與旋轉(zhuan)軸之間成(cheng)一(yi)(yi)定角度(這(zhe)(zhe)與地(di)球的(de)磁(ci)北極地(di)理(li)北極位置略有(you)(you)不(bu)同一(yi)(yi)樣(yang)(yang))。星體旋轉(zhuan)時,這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)光(guang)束(shu)(shu)就(jiu)(jiu)象燈塔的(de)光(guang)束(shu)(shu)或(huo)救(jiu)護車(che)警燈一(yi)(yi)樣(yang)(yang),掃過太空。只(zhi)有(you)(you)當此光(guang)束(shu)(shu)直接照射(she)(she)到(dao)地(di)球時,我們才能用(yong)某些望遠鏡探測(ce)到(dao)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星的(de)信(xin)(xin)號。這(zhe)(zhe)樣(yang)(yang)一(yi)(yi)來,恒(heng)流的(de)光(guang)束(shu)(shu)就(jiu)(jiu)變(bian)成(cheng)了脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)光(guang)。
幾乎所有的(de)專(zhuan)家都(dou)相信上述這(zhe)種燈(deng)塔模(mo)型。但是(shi)也有“離(li)經叛道”的(de)不同意見被提了(le)出(chu)(chu)來(lai)。新的(de)觀點認為脈(mo)沖星(xing)的(de)發(fa)光不是(shi)源自它(ta)的(de)磁(ci)極,而是(shi)來(lai)自它(ta)的(de)周(zhou)圍。同時認為,脈(mo)沖星(xing)發(fa)出(chu)(chu)脈(mo)沖光是(shi)因為它(ta)的(de)磁(ci)場在(zai)(zai)高速(su)地翻轉振蕩,激變的(de)磁(ci)場造(zao)成星(xing)體周(zhou)圍出(chu)(chu)現了(le)極高的(de)感生(sheng)電(dian)場。這(zhe)個(ge)感生(sheng)電(dian)場的(de)峰值出(chu)(chu)現在(zai)(zai)磁(ci)場過零點附(fu)近,并且加速(su)帶電(dian)粒子使其發(fa)出(chu)(chu)同步輻射(she)。這(zhe)就(jiu)可以解釋脈(mo)沖信號(hao)的(de)產生(sheng)機(ji)理。
磁(ci)(ci)場(chang)振蕩模(mo)(mo)型的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)在于有太陽這個低頻振蕩的(de)(de)(de)(de)(de)樣板。我們知道,太陽磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)方向每(mei)過11年就會翻(fan)轉(zhuan)一(yi)次,如果太陽塌縮成了中子星(xing),它的(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)周期可以縮短到秒級甚(shen)至(zhi)毫秒級,同(tong)時(shi),它的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)翻(fan)轉(zhuan)周期也可能達到毫秒級。電磁(ci)(ci)振蕩模(mo)(mo)型遇到的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)在于如下(xia)疑問(wen):星(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)真的(de)(de)(de)(de)(de)能那(nei)么快(kuai)地翻(fan)轉(zhuan)嗎(ma)?當然,燈塔模(mo)(mo)型也有它的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti):磁(ci)(ci)鐵高速旋轉(zhuan)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候,真的(de)(de)(de)(de)(de)能從磁(ci)(ci)極發光嗎(ma)?
脈沖信號的(de)輻射(she),曾經被認為(wei)是中子星的(de)極端磁(ci)場的(de)特有行為(wei)。但是后來人們發現,在某些主序星上,比如超(chao)冷星TVLM 513-46546和化學特殊(shu)星CU Virginis,都發現了(le)非常相似的(de)脈沖輻射(she),而(er)這(zhe)些星體(ti)的(de)磁(ci)場都很(hen)低(數千高斯)。這(zhe)對(dui)磁(ci)場震(zhen)蕩模型(xing)(xing)是有利的(de)。因為(wei)磁(ci)場震(zhen)蕩模型(xing)(xing)降低了(le)對(dui)磁(ci)場強度的(de)要(yao)求。
絕(jue)大多數(shu)的(de)脈沖(chong)星(xing)可以在射電波段被觀測(ce)到。少(shao)數(shu)的(de)脈沖(chong)星(xing)也(ye)能在可見光、X射線甚至γ射線波段內被觀測(ce)到,例如(ru)著名的(de)蟹狀脈沖(chong)星(xing)就可以在射電到γ射線的(de)各個波段內被觀測(ce)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(bei)爾檢測射電望(wang)遠鏡收到的(de)(de)(de)信號(hao)(hao)時(shi)無意中發(fa)現(xian)了一(yi)(yi)些有規律(lv)的(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信號(hao)(hao),它們的(de)(de)(de)周期十分(fen)穩定,為1.337秒(miao)。起初她 以為這(zhe)(zhe)是(shi)外星(xing)(xing)人(ren)“小(xiao)綠人(ren)(LGM)”發(fa)來(lai)的(de)(de)(de)信號(hao)(hao),但在接(jie)下來(lai)不(bu)到半年(nian)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)里(li),又陸(lu)陸(lu)續(xu)續(xu)發(fa)現(xian)了數個這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)信號(hao)(hao)。后來(lai)人(ren)們確認這(zhe)(zhe)是(shi)一(yi)(yi)類新(xin)的(de)(de)(de)天體,并(bing)把它命名為脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)(Pulsar,又稱波霎)。脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)與類星(xing)(xing)體、宇宙微(wei)波背景輻射、星(xing)(xing)際有機分(fen)子(zi)一(yi)(yi)道,并(bing)稱為20世紀(ji)60年(nian)代天文學“四大發(fa)現(xian)”。安東尼(ni)·休伊什教授本人(ren)也因脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)而榮獲1974年(nian)的(de)(de)(de)諾貝(bei)爾物理學獎,盡管人(ren)們對(dui)貝(bei)爾小(xiao)姐(jie)未能獲獎而頗(po)有微(wei)詞。
1997年(nian)拍攝的(de)美國(guo)電影《超時(shi)(shi)空接觸(chu)》(Contact)中女主角破譯了來(lai)自外(wai)太空的(de)有(you)(you)規律的(de)信(xin)號(hao),并據此制成了特殊的(de)機器。但第一次確定乘坐機器與外(wai)星智慧聯(lian)系(xi)的(de)人選時(shi)(shi),卻(que)沒(mei)有(you)(you)選她。這段情節被(bei)認(ren)為是(shi)影射(she)了貝爾小姐沒(mei)有(you)(you)獲得諾貝爾獎(jiang)的(de)事情。
15歲女生(sheng)發現(xian)新脈(mo)沖星
一(yi)(yi)名西維(wei)吉尼(ni)亞的(de)(de)(de)高中學生,使(shi)用來(lai)自綠灣射電(dian)天(tian)文望(wang)(wang)遠鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,簡寫GBT)的(de)(de)(de)數據,發(fa)現(xian)了一(yi)(yi)個(ge)(ge)新脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)。 Shay Bloxton,15歲,參(can)與(yu)了一(yi)(yi)個(ge)(ge)讓(rang)學生分(fen)析(xi)射電(dian)望(wang)(wang)遠鏡數據的(de)(de)(de)項目(mu)(mu),于2009年10月(yue)15日發(fa)現(xian)了一(yi)(yi)個(ge)(ge)可能是(shi)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)天(tian)體。她(ta)和NRAO天(tian)文臺的(de)(de)(de)天(tian)文學家在一(yi)(yi)個(ge)(ge)月(yue)后再次(ci)觀(guan)察(cha)了該天(tian)體,證實它確(que)實是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)。Bloxton表示十分(fen)興奮,她(ta)在11月(yue)份(fen)前往綠灣,參(can)加跟(gen)蹤觀(guan)察(cha)。她(ta)所參(can)與(yu)的(de)(de)(de)項目(mu)(mu)叫Pulsar Search Collaboratory(PSC),是(shi)美國國家射電(dian)天(tian)文臺和西維(wei)吉尼(ni)亞大(da)學的(de)(de)(de)聯合項目(mu)(mu)。科學家首次(ci)發(fa)現(xian)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)是(shi)在1967年。去年末,另一(yi)(yi)名來(lai)自South Harrison高中的(de)(de)(de)西維(wei)吉尼(ni)亞學生,也在參(can)與(yu)PSC項目(mu)(mu)時發(fa)現(xian)了一(yi)(yi)個(ge)(ge)類(lei)似(si)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)天(tian)體。
錐形(xing)掃(sao)射1968年有人提(ti)出(chu)(chu)脈(mo)沖星(xing)(xing)是快速旋轉(zhuan)的(de)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)。中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)具有強磁場,運動(dong)的(de)帶電(dian)(dian)(dian)粒子(zi)發出(chu)(chu)同步輻射,形(xing)成與(yu)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)一起轉(zhuan)動(dong)的(de)射電(dian)(dian)(dian)波束(shu)。由于中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)的(de)自轉(zhuan)軸(zhou)(zhou)和磁軸(zhou)(zhou)一般并不重合,每當(dang)射電(dian)(dian)(dian)波束(shu)掃(sao)過(guo)地(di)球(qiu)時,就(jiu)接收(shou)到(dao)一個脈(mo)沖。
恒星(xing)(xing)在(zai)演化末期(qi),缺乏(fa)繼續燃燒所需要的(de)(de)核反應原(yuan)料,內部輻射壓(ya)(ya)降(jiang)低,由(you)于其自(zi)(zi)身的(de)(de)引(yin)力(li)作用逐(zhu)漸坍(tan)(tan)縮。質量(liang)(liang)(liang)不夠大(約(yue)數倍太陽質量(liang)(liang)(liang))的(de)(de)恒星(xing)(xing)坍(tan)(tan)縮后(hou)依(yi)靠(kao)電(dian)子(zi)(zi)(zi)簡并(bing)壓(ya)(ya)力(li)與(yu)引(yin)力(li)相抗(kang)衡(heng),成(cheng)(cheng)為白(bai)矮星(xing)(xing),而在(zai)質量(liang)(liang)(liang)比這(zhe)還(huan)大的(de)(de)恒星(xing)(xing)里面,電(dian)子(zi)(zi)(zi)被壓(ya)(ya)入原(yuan)子(zi)(zi)(zi)核,形成(cheng)(cheng)中(zhong)子(zi)(zi)(zi),這(zhe)時候恒星(xing)(xing)依(yi)靠(kao)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)簡并(bing)壓(ya)(ya)與(yu)引(yin)力(li)保(bao)持平衡(heng),這(zhe)就是(shi)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)。典型中(zhong)子(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)的(de)(de)半(ban)徑只(zhi)有(you)幾公里到(dao)(dao)十(shi)幾公里,質量(liang)(liang)(liang)卻(que)在(zai)1-2倍太陽質量(liang)(liang)(liang)之(zhi)間,因此其密度(du)可以達(da)到(dao)(dao)每立方(fang)厘米上(shang)億(yi)噸。由(you)于恒星(xing)(xing)在(zai)坍(tan)(tan)縮的(de)(de)時候角動量(liang)(liang)(liang)守恒,坍(tan)(tan)縮成(cheng)(cheng)半(ban)徑很小的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)星(xing)(xing)后(hou)自(zi)(zi)轉速度(du)往往非常快。又(you)因為恒星(xing)(xing)磁(ci)場(chang)的(de)(de)磁(ci)軸(zhou)與(yu)自(zi)(zi)轉軸(zhou)通常不平行,有(you)的(de)(de)夾角甚(shen)至(zhi)達(da)到(dao)(dao)90度(du),而電(dian)磁(ci)波(bo)只(zhi)能從磁(ci)極(ji)的(de)(de)位置發(fa)射出來,形成(cheng)(cheng)圓錐形的(de)(de)輻射區(qu)。
此外在持脈沖星(xing)便是中(zhong)子星(xing)的證據(ju)中(zhong),其中(zhong)一個便是我(wo)們(men)在蟹狀(zhuang)星(xing)云(M1;原(yuan)天關客星(xing),SN 1054)確實也發現了一個周期約0.033s的波(bo)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,以致于信號周期的精確度能(neng)夠超過(guo)原子鐘。而從脈(mo)沖(chong)星的周期就可以推測出其(qi)年(nian)齡的大小(xiao),周期越短的脈(mo)沖(chong)星越年(nian)輕。
脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)特(te)征除高速自轉外(wai),還(huan)具(ju)有極強(qiang)的(de)(de)磁場,電子從磁極射(she)出,輻(fu)射(she)具(ju)有很強(qiang)的(de)(de)方向(xiang)性。由于脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)自轉軸和它的(de)(de)磁軸不重合,在自轉中(zhong),當輻(fu)射(she)向(xiang)著觀測者時,觀測者就接收到(dao)了脈(mo)沖(chong)。到(dao)1999年,已(yi)發現1000顆脈(mo)沖(chong)星(xing)。
毫(hao)秒脈沖星(xing)(Millisecond pulsar)
20世紀80年(nian)代,由發現了一類所謂(wei)的(de)毫(hao)秒(miao)脈沖(chong)星(xing),它(ta)們(men)的(de)周(zhou)期(qi)太短了,只有(you)毫(hao)秒(miao)量(liang)級,之前的(de)儀器雖然能探(tan)測到(dao),但是(shi)很難將(jiang)脈沖(chong)分辨出來。研究發現毫(hao)秒(miao)脈沖(chong)星(xing)并不年(nian)輕(qing)(qing),這(zhe)就對(dui)傳統的(de)“周(zhou)期(qi)越(yue)(yue)短越(yue)(yue)年(nian)輕(qing)(qing)”的(de)理論(lun)提(ti)出了挑戰(zhan)。進一步的(de)研究發現毫(hao)秒(miao)脈沖(chong)星(xing)與密近雙星(xing)有(you)關(guan)。
著名的脈沖星
人類發現的第一顆脈沖星:PSR1919+21,也就是上文貝爾小姐發現的那顆脈沖星,位于狐貍座方向,周期為(wei)1.33730119227秒。
人類發現的第一顆脈(mo)沖雙星(xing):PSR B1913+16
人類發現的第(di)一顆(ke)毫秒脈沖星:PSR B1937+21
人(ren)類發現的第一(yi)顆帶(dai)有行星系統的脈沖(chong)星:PSR B1257+12
人類發現的第一(yi)顆雙脈沖星系統:PSRJ0737-3039
脈(mo)沖星的命名由脈(mo)沖星英文(wen)pulsar的縮寫(xie)PSR加上其赤(chi)(chi)經(jing)赤(chi)(chi)緯坐標(biao)組成。如PSR B1937+21,1937是指(zhi)該脈(mo)沖星位(wei)于(yu)赤(chi)(chi)經(jing)19 37 ,+21是指(zhi)其位(wei)于(yu)赤(chi)(chi)緯+21°,B意味著赤(chi)(chi)經(jing)赤(chi)(chi)緯值是歸算(suan)到歷元(yuan)1950年(nian)的值。此外,J則(ze)表示赤(chi)(chi)經(jing)赤(chi)(chi)緯值是歸算(suan)到歷元(yuan)2000年(nian)的值。
脈沖(chong)星(xing)被認為是“死(si)亡之星(xing)”,是恒星(xing)在超新星(xing)階(jie)段爆(bao)發后的產物(wu)。超新星(xing)爆(bao)發之后,就(jiu)只(zhi)剩下了一(yi)個“核”,僅有(you)幾十公里大小,它(ta)的旋轉(zhuan)速度很(hen)快,有(you)的甚至可(ke)以達到每(mei)秒714圈。在旋轉(zhuan)過程(cheng)中(zhong),它(ta)的磁(ci)(ci)場會使(shi)它(ta)形成(cheng)強(qiang)烈(lie)(lie)的電波向外(wai)(wai)界輻(fu)射,脈沖(chong)星(xing)就(jiu)像是宇宙中(zhong)的燈塔,源源不斷地向外(wai)(wai)界發射電磁(ci)(ci)波,這種電磁(ci)(ci)波是間(jian)歇性(xing)的,而且有(you)著很(hen)強(qiang)的規律(lv)性(xing)。正是由于其強(qiang)烈(lie)(lie)的規律(lv)性(xing),脈沖(chong)星(xing)被認為是宇宙中(zhong)最精確的時鐘。
脈沖星的存在是(shi)過去(qu)人們(men)沒有預(yu)料到的,它的性質(zhi)如此奇特,以至于人們(men)在對它的認識(shi)過程中產生了(le)很多故(gu)事(shi)。
發現脈沖星
脈沖星(xing)剛發(fa)(fa)現的(de)時候,人(ren)們(men)以為那是外星(xing)人(ren)向我們(men)發(fa)(fa)射的(de)電(dian)磁波,他們(men)在尋(xun)求(qiu)宇宙中的(de)知(zhi)音。
1967年,英國劍橋新建(jian)造(zao)了射(she)電望遠鏡(jing),這是(shi)一種新型的(de)(de)(de)望遠鏡(jing),它的(de)(de)(de)作用是(shi)觀測(ce)(ce)射(she)電輻(fu)射(she)受行(xing)星際物質的(de)(de)(de)影響(xiang)。整個裝(zhuang)置不能移動,只能依靠(kao)各天(tian)區(qu)的(de)(de)(de)周日(ri)運動進入望遠鏡(jing)的(de)(de)(de)視場而進行(xing)逐條掃描。1967年7月,這臺儀器正(zheng)式(shi)投入使(shi)用,接受波長(chang)為3.7米。用望遠鏡(jing)觀測(ce)(ce)并擔任繁(fan)重記錄處理的(de)(de)(de)是(shi)休(xiu)伊(yi)什(shen)的(de)(de)(de)女博士研究(jiu)生喬(qiao)斯琳·貝(bei)爾。在觀測(ce)(ce)的(de)(de)(de)過程中,細心的(de)(de)(de)貝(bei)爾小(xiao)姐(jie)發現了一系(xi)列的(de)(de)(de)奇怪的(de)(de)(de)脈沖(chong),這些脈沖(chong)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)間(jian)距精(jing)確的(de)(de)(de)相(xiang)等。貝(bei)爾小(xiao)姐(jie)立刻把這個消(xiao)息(xi)報告給(gei)她的(de)(de)(de)導(dao)師休(xiu)伊(yi)什(shen),休(xiu)伊(yi)什(shen)認為這是(shi)受到了地球(qiu)上某(mou)種電波的(de)(de)(de)影響(xiang)。但是(shi),第二天(tian),也是(shi)同一時(shi)間(jian),也是(shi)同一個天(tian)區(qu),那個神秘的(de)(de)(de)脈沖(chong)信號再次(ci)出現。這一次(ci)可以證明,這個奇怪的(de)(de)(de)信號不是(shi)來(lai)自于(yu)地球(qiu),它確實是(shi)來(lai)自于(yu)天(tian)外。
這(zhe)(zhe)是(shi)不是(shi)外(wai)星(xing)人向我們發出的(de)文明信號(hao)呢,新(xin)聞媒體對(dui)這(zhe)(zhe)個(ge)問題投(tou)入了(le)極大的(de)熱情,不久,貝爾(er)又發現(xian)(xian)了(le)天空中(zhong)的(de)另外(wai)幾個(ge)這(zhe)(zhe)樣的(de)天區,最后終于證明,這(zhe)(zhe)是(shi)一種新(xin)型的(de)還不被人們認識的(de)天體——脈沖(chong)星(xing)。1974年(nian),這(zhe)(zhe)項(xiang)新(xin)發現(xian)(xian)獲得了(le)諾(nuo)貝爾(er)物理(li)獎,獎項(xiang)頒給(gei)了(le)休伊什,以獎勵他所領(ling)導的(de)研(yan)究小組發現(xian)(xian)了(le)脈沖(chong)星(xing)。令人遺憾的(de)是(shi),脈沖(chong)星(xing)的(de)直接發現(xian)(xian)者,喬斯琳.貝爾(er)小姐(jie)不在獲獎人員之列(lie)。事實上,在脈沖(chong)星(xing)的(de)發現(xian)(xian)中(zhong),起(qi)關鍵作用的(de)應該(gai)是(shi)貝爾(er)小姐(jie)的(de)嚴謹的(de)科學態度(du)(du)和(he)極度(du)(du)細心的(de)觀測。
中學生發現脈沖星
從事天文研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)都是(shi)(shi)(shi)(shi)專(zhuan)業天文學家,他們有(you)豐富的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)經驗,也(ye)有(you)專(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)設備,所以他們可以取得驕人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成績。但(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi),在(zai)脈(mo)沖星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現歷史上,卻(que)有(you)著(zhu)一(yi)個特(te)別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)例子(zi),這個例子(zi)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)(shi)(shi)三(san)名中(zhong)學生(sheng)發(fa)(fa)現了(le)一(yi)顆(ke)脈(mo)沖星。通常(chang)情況下,超新星爆發(fa)(fa)后,會(hui)在(zai)原來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)遺(yi)址上留下來一(yi)顆(ke)恒星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘骸(hai)(hai),這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘骸(hai)(hai)很(hen)可能就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)(shi)(shi)脈(mo)沖星,但(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi),科學家沒有(you)注意到(dao)這個問題,卻(que)讓三(san)名中(zhong)學生(sheng)發(fa)(fa)現了(le)。于是(shi)(shi)(shi)(shi),這三(san)個中(zhong)學生(sheng)獲得了(le)西(xi)門子(zi)-西(xi)屋科學和技術競賽大(da)獎(jiang)。
在美國北卡羅來納州,有(you)(you)三名中學(xue)(xue)生(sheng)(sheng),他們(men)(men)都(dou)是天文(wen)(wen)發(fa)燒友,經常在一(yi)(yi)起探(tan)討(tao)天文(wen)(wen)問題,錢(qian)德拉塞(sai)卡空間望遠鏡發(fa)回的(de)資料引起了他們(men)(men)的(de)興(xing)趣(qu),他們(men)(men)發(fa)現在IC443的(de)超新星(xing)遺(yi)跡有(you)(you)些特別(bie),似乎(hu)有(you)(you)一(yi)(yi)個點狀的(de)X射線源存在,這表明那里很可(ke)能會有(you)(you)一(yi)(yi)顆脈沖(chong)星(xing)。他們(men)(men)把這個消(xiao)息(xi)報告給了專(zhuan)業天文(wen)(wen)學(xue)(xue)家。結果(guo),這個發(fa)現獲(huo)得了專(zhuan)家的(de)認可(ke),麻省理工(gong)學(xue)(xue)院脈沖(chong)星(xing)專(zhuan)家布(bu)賴(lai)恩博士(shi)對(dui)(dui)這些中學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)的(de)成果(guo)評價說:“這是一(yi)(yi)個實實在在的(de)科學(xue)(xue)發(fa)現。有(you)(you)關(guan)人員都(dou)應該(gai)對(dui)(dui)此成就感到驕傲(ao)。”
脈沖星實在(zai)是(shi)一種奇異的天體,人們對(dui)它(ta)的各種特(te)性還沒(mei)有(you)完(wan)全了解(jie),很多發(fa)現都是(shi)事先沒(mei)有(you)預料到的。隨(sui)著人們對(dui)它(ta)的了解(jie)越(yue)來越(yue)多,這方面的理論建設也就會(hui)越(yue)來越(yue)完(wan)善,故事也許不會(hui)再發(fa)生。
那(nei)是(shi)(shi)1967年8月(yue),劍(jian)橋(qiao)射(she)(she)電(dian)天(tian)(tian)文(wen)臺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)女(nv)研究生(sheng)貝(bei)爾(er)(er)在(zai)(zai)紛亂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)錄紙帶上察覺到(dao)一個(ge)奇怪的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“干擾(rao)”信號(hao)(hao),經(jing)多次反復(fu)鉆研,她(ta)成(cheng)功(gong)地(di)認證:地(di)球(qiu)每隔1.33秒(miao)接(jie)收到(dao)一個(ge)極其(qi)規則的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖。得(de)知這(zhe)一驚人(ren)消息,她(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)師休(xiu)伊(yi)什曾懷(huai)疑這(zhe)可能(neng)(neng)是(shi)(shi)外(wai)(wai)星人(ren)——“小綠(lv)人(ren)”——發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾(er)(er)斯電(dian)碼,他們可能(neng)(neng)在(zai)(zai)向地(di)球(qiu)問候。但(dan)是(shi)(shi),進一步的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測量表明,這(zhe)個(ge)天(tian)(tian)體發(fa)(fa)出脈(mo)(mo)沖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率精(jing)確得(de)令人(ren)難以置信,并(bing)沒有電(dian)碼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)明顯豐富(fu)信息。接(jie)下來,貝(bei)爾(er)(er)又找出了(le)(le)另外(wai)(wai)3個(ge)類(lei)似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)源,所以排除了(le)(le)外(wai)(wai)星人(ren)信號(hao)(hao),因為(wei)不(bu)(bu)可能(neng)(neng)有三個(ge)“小綠(lv)人(ren)”在(zai)(zai)不(bu)(bu)同方向、同時向地(di)球(qiu)發(fa)(fa)射(she)(she)穩定頻(pin)(pin)率信號(hao)(hao)。再經(jing)過(guo)認真仔細研究,1968年2月(yue),貝(bei)爾(er)(er)和休(xiu)伊(yi)什聯名在(zai)(zai)英國《自然(ran)》雜志(zhi)上報告(gao)了(le)(le)新(xin)型天(tian)(tian)體——脈(mo)(mo)沖星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現,并(bing)認為(wei)脈(mo)(mo)沖星就是(shi)(shi)物(wu)理學(xue)家預言的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超級致密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、接(jie)近黑洞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇異天(tian)(tian)體,其(qi)半徑大約10公里(li),其(qi)密度相當(dang)于(yu)(yu)將整個(ge)太陽壓縮到(dao)北京市區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍(wei),因此具有超強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引力場。乒乓球(qiu)大小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖星物(wu)質相當(dang)于(yu)(yu)地(di)球(qiu)上一座山的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)量。這(zhe)是(shi)(shi)20世(shi)(shi)紀(ji)激動人(ren)心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)大發(fa)(fa)現,為(wei)人(ren)類(lei)探索(suo)自然(ran)開辟了(le)(le)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)領域(yu),而且對現代物(wu)理學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展產(chan)生(sheng)了(le)(le)深遠(yuan)影響,成(cheng)為(wei)上世(shi)(shi)紀(ji)60年代天(tian)(tian)文(wen)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)四大發(fa)(fa)現之一。
然而,榮譽出(chu)現(xian)(xian)(xian)了歸屬爭(zheng)議(yi)。1974年(nian)諾(nuo)貝(bei)爾(er)物理學獎(jiang)桂冠(guan)只(zhi)戴在導師休(xiu)伊(yi)(yi)什的(de)(de)頭上,完全忽略了學生(sheng)貝(bei)爾(er)的(de)(de)貢(gong)獻,輿論一(yi)(yi)片(pian)嘩然。英國著名天(tian)文(wen)學家(jia)霍伊(yi)(yi)爾(er)爵士在倫敦《泰晤士報(bao)》發(fa)(fa)(fa)表(biao)談話,他認為,貝(bei)爾(er)應同休(xiu)伊(yi)(yi)什共享諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎(jiang),并對諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎(jiang)委員會授獎(jiang)前的(de)(de)調查工作欠(qian)周密提出(chu)了批評(ping),甚至認為此事件是(shi)諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎(jiang)歷(li)史(shi)上一(yi)(yi)樁丑聞、性別歧視(shi)案。霍伊(yi)(yi)爾(er)還認為,貝(bei)爾(er)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)是(shi)非常重要的(de)(de),但她的(de)(de)導師竟(jing)把這一(yi)(yi)發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)扣壓半年(nian),從(cong)客觀(guan)上講就是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)盜竊。更有學者指出(chu),“貝(bei)爾(er)小(xiao)姐作出(chu)的(de)(de)卓越發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian),讓她的(de)(de)導師休(xiu)伊(yi)(yi)什贏得(de)了諾(nuo)貝(bei)爾(er)物理獎(jiang)”。著名天(tian)文(wen)學家(jia)曼徹(che)斯特和泰勒所著《脈沖(chong)(chong)星》一(yi)(yi)書(shu)(shu)的(de)(de)扉(fei)頁(ye)上寫道:“獻給喬(qiao)瑟琳(lin)·貝(bei)爾(er),沒有她的(de)(de)聰明和執著,我們不能獲(huo)得(de)脈沖(chong)(chong)星的(de)(de)喜悅。”。霍金(jin)在《時間簡史(shi)》一(yi)(yi)書(shu)(shu)中,也只(zhi)說(shuo)脈沖(chong)(chong)星是(shi)貝(bei)爾(er)發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)的(de)(de),不提休(xiu)伊(yi)(yi)什。
關于脈(mo)沖星真(zhen)正(zheng)發(fa)現者的(de)(de)(de)爭論和對(dui)諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)(jiang)委員會(hui)的(de)(de)(de)質(zhi)疑,已經歷了40年。40年后的(de)(de)(de)今(jin)天,它再次成為(wei)關注話題(ti)。回首往(wang)事,作(zuo)為(wei)導師的(de)(de)(de)休伊什獲得(de)了諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)(jiang),無可厚(hou)非(fei),但貝(bei)爾失去殊榮,卻令人感到惋惜(xi)。如(ru)果沒有貝(bei)爾對(dui)“干擾(rao)”信號一絲不茍的(de)(de)(de)追究,他們(men)可能錯過脈(mo)沖星的(de)(de)(de)發(fa)現。若把諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)(jiang)“競賽(sai)”比作(zuo)科(ke)(ke)學(xue)“奧(ao)運會(hui)”,那么,40年前的(de)(de)(de)“裁判”們(men)顯然吹了“黑(hei)哨”,至少是誤判,這玷污了諾貝(bei)爾獎(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)公正(zheng)權威性(xing)。
貝(bei)爾(er)訪問北京期間,筆者與她(ta)談起脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)發(fa)現經(jing)歷和(he)對諾貝(bei)爾(er)獎(jiang)的(de)(de)看法,她(ta)說,脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)發(fa)現后(hou)不久,她(ta)就被迫離開(kai)了劍橋大學(xue)(xue)(xue)。沉默稍許,她(ta)直(zhi)(zhi)言,上(shang)(shang)世(shi)(shi)紀60年(nian)(nian)代,科(ke)學(xue)(xue)(xue)機(ji)構普(pu)遍存在忽視學(xue)(xue)(xue)生貢(gong)獻的(de)(de)傾向,特別是女學(xue)(xue)(xue)生。導師經(jing)常以(yi)“上(shang)(shang)級領導”自居,將學(xue)(xue)(xue)生成(cheng)果竊為(wei)(wei)己有,然后(hou)想辦法把(ba)學(xue)(xue)(xue)生一腳踢(ti)開(kai)。然而(er),1993年(nian)(nian),兩位美國(guo)天文學(xue)(xue)(xue)家(jia)因發(fa)現脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)雙星(xing)(xing)而(er)榮(rong)獲(huo)諾貝(bei)爾(er)獎(jiang)時,諾貝(bei)爾(er)獎(jiang)委員會格外精心(xin),邀請貝(bei)爾(er)參加(jia)了頒(ban)獎(jiang)儀式(shi),算是一種補償(chang)吧(ba)。1968年(nian)(nian),離開(kai)劍橋后(hou),她(ta)和(he)休伊什沒有再合作,直(zhi)(zhi)到上(shang)(shang)世(shi)(shi)紀80年(nian)(nian)代,他們才在一次國(guo)際會議上(shang)(shang)相見,并(bing)握(wo)手言和(he)。脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)發(fa)現以(yi)來,除了諾貝(bei)爾(er)獎(jiang),她(ta)榮(rong)獲(huo)了十幾項(xiang)世(shi)(shi)界級科(ke)學(xue)(xue)(xue)獎(jiang),并(bing)成(cheng)為(wei)(wei)科(ke)學(xue)(xue)(xue)大使。
最愚蠢的一腳
就在(zai)貝爾小姐發(fa)現射電脈沖之前,有位(wei)物理學家也把(ba)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)射電望遠鏡對準(zhun)了(le)太空(kong),他(ta)(ta)觀測的(de)(de)(de)位(wei)置是(shi)獵(lie)戶座的(de)(de)(de)一個脈沖星,他(ta)(ta)發(fa)現自(zi)動(dong)記錄儀在(zai)發(fa)生著(zhu)顫(zhan)抖,這(zhe)種顫(zhan)抖是(shi)有一定(ding)規律(lv)可循的(de)(de)(de),但是(shi)他(ta)(ta)并沒有留意這(zhe)種情(qing)況,他(ta)(ta)以為(wei)自(zi)己的(de)(de)(de)設備出了(le)什么毛病,于(yu)是(shi),他(ta)(ta)對著(zhu)儀器(qi)輕(qing)輕(qing)地踢了(le)一腳(jiao),儀器(qi)的(de)(de)(de)顫(zhan)抖消失(shi)了(le),他(ta)(ta)就是(shi)這(zhe)樣與(yu)發(fa)現脈沖星的(de)(de)(de)桂冠擦肩而(er)過(guo),與(yu)他(ta)(ta)一起擦肩而(er)過(guo)的(de)(de)(de),還有一筆諾(nuo)貝爾獎(jiang)金。
這(zhe)最愚蠢的(de)一腳,使(shi)他終(zhong)身難忘,后(hou)悔不已。他向貝爾小姐(jie)講(jiang)述了自(zi)(zi)己的(de)故事。但(dan)他卻不愿意透露(lu)自(zi)(zi)己的(de)身份。所以直(zhi)到今天,也沒有(you)人知道這(zhe)位射電天文學(xue)家是誰(shui)。
搖擺舞
雖然(ran)脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)不是(shi)外星(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)發射的(de)信號,但是(shi)人(ren)們依然(ran)對外星(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)極感興趣,人(ren)們認為,如果有(you)外星(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)的(de)話,他們應該在(zai)一(yi)(yi)顆行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang),于是(shi),尋(xun)找(zhao)太陽系以外的(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)工作就從來沒有(you)停止過,許多人(ren)在(zai)這(zhe)條道路上(shang)艱難的(de)向前(qian)摸索(suo)著,他們被稱(cheng)為獵(lie)星(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)。第一(yi)(yi)個發現太陽系以外行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)不是(shi)這(zhe)些獵(lie)星(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren),而是(shi)一(yi)(yi)位研究脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)科(ke)學家。
安德魯·林(lin)恩(也(ye)有人(ren)譯作 萊恩)是(shi)(shi)全球發現(xian)脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)最多的(de)人(ren)。林(lin)恩發現(xian)了一類奇(qi)怪的(de)脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing),其脈沖(chong)(chong)總是(shi)(shi)會(hui)(hui)早到(dao)或晚到(dao)地球幾毫秒,這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)情況每(mei)半年就出現(xian)一次,仿佛(fo)是(shi)(shi)脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)一會(hui)(hui)兒朝著(zhu)我們(men)而(er)來,一會(hui)(hui)兒又離開我們(men)而(er)去,脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)好(hao)像是(shi)(shi)在(zai)跳(tiao)搖擺(bai)舞(wu)。他把自(zi)(zi)己的(de)這(zhe)(zhe)一發現(xian)發表(biao)在(zai)了著(zhu)名的(de)科學雜志《自(zi)(zi)然》上(shang)面,結(jie)果立即震驚了學術界。真是(shi)(shi)令人(ren)難以置(zhi)信,林(lin)恩在(zai)偶然間(jian)發現(xian)了脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)被行(xing)星(xing)(xing)(xing)引(yin)力牽引(yin)在(zai)跳(tiao)搖擺(bai)舞(wu),這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)搖擺(bai)的(de)證(zheng)據表(biao)明,在(zai)這(zhe)(zhe)顆脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)的(de)周圍,有行(xing)星(xing)(xing)(xing)圍繞著(zhu)它運行(xing)。這(zhe)(zhe)個發現(xian)讓那些(xie)獵星(xing)(xing)(xing)人(ren)極感興趣(qu)。
就在安(an)德(de)魯·林恩(en)即(ji)將在美(mei)國天文學年會上發言前夕,為(wei)了(le)充分準備他(ta)的(de)研究資(zi)料,他(ta)開(kai)始重新檢查并修正有關數(shu)據(ju),但是(shi)這(zhe)(zhe)個時候(hou),他(ta)卻突然發現(xian)自(zi)己犯了(le)一個錯誤:他(ta)所發現(xian)的(de)“搖擺(bai)”,其實只(zhi)是(shi)地球自(zi)身在環繞太陽運行(xing)過程中所產生的(de)“搖擺(bai)”。由(you)于電腦出錯,先(xian)前未能考慮到這(zhe)(zhe)一因素,所以才出現(xian)了(le)脈沖星(xing)“搖擺(bai)”的(de)錯誤結論。林恩(en)一下子呆(dai)了(le),他(ta)開(kai)始為(wei)自(zi)己的(de)愚蠢后悔不(bu)已,最后,他(ta)終于作出了(le)痛苦的(de)選擇,必須公開(kai)承認這(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(jiu)是在(zai)這一天,也(ye)就(jiu)是在(zai)這次會議上(shang),還(huan)有(you)另一個人(ren),也(ye)準備(bei)了相似的發言(yan),他也(ye)是一位脈沖星(xing)觀測(ce)者,他的名字叫做(zuo)亞歷克斯·沃(wo)爾(er)茲坎。
但與林(lin)恩不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)是,他(ta)的(de)(de)證據確(que)確(que)實(shi)實(shi)地(di)表明(ming),有(you)一(yi)(yi)顆(ke)(ke)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)不(bu)(bu)僅(jin)只被一(yi)(yi)顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)所環(huan)繞,而是具有(you)一(yi)(yi)整套行(xing)星(xing)系(xi)統!發(fa)言之(zhi)前,沃爾茲坎有(you)些(xie)忐忑不(bu)(bu)安,因為(wei)林(lin)恩的(de)(de)認錯無(wu)疑更加強化了(le)一(yi)(yi)種根深蒂固的(de)(de)觀念;“脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)不(bu)(bu)可能有(you)行(xing)星(xing)環(huan)繞”。不(bu)(bu)過這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)次(ci)(ci),事實(shi)證明(ming)沃爾茲坎是對的(de)(de),他(ta)不(bu)(bu)僅(jin)發(fa)現(xian)了(le)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)的(de)(de)“搖擺”,而且(qie)計(ji)算出有(you)3顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)在圍繞這(zhe)(zhe)顆(ke)(ke)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)運行(xing),并(bing)且(qie)這(zhe)(zhe)些(xie)行(xing)星(xing)每200天就(jiu)相會一(yi)(yi)次(ci)(ci),每一(yi)(yi)次(ci)(ci)其(qi)中(zhong)兩顆(ke)(ke)較大的(de)(de)行(xing)星(xing)都會相互影(ying)響對方(fang),這(zhe)(zhe)樣就(jiu)使(shi)(shi)它們的(de)(de)軌(gui)道發(fa)生一(yi)(yi)些(xie)微妙(miao)的(de)(de)改(gai)變。正是這(zhe)(zhe)些(xie)改(gai)變,使(shi)(shi)他(ta)發(fa)現(xian)了(le)這(zhe)(zhe)顆(ke)(ke)脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)擁有(you)行(xing)星(xing)的(de)(de)秘密。
脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)就是這樣被發(fa)現了,而且它還(huan)是一個完整的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)系統,但是這個時(shi)候,那(nei)些獵星(xing)(xing)人連(lian)一個太陽系以外的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)也沒有找到,這樣的(de)(de)(de)發(fa)現讓(rang)獵星(xing)(xing)人感到十分困惑,因為脈(mo)沖星(xing)(xing)具有行(xing)(xing)星(xing)(xing),這是天文學(xue)家過去沒有想到的(de)(de)(de)。脈(mo)沖星(xing)(xing)是爆發(fa)過的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)星(xing)(xing),他怎(zen)么可能(neng)會有行(xing)(xing)星(xing)(xing)呢?
第一個日(ri)外行星系統(tong)就是這(zhe)樣被發現了,由(you)于它不符合現代的(de)天文學理論(lun),這(zhe)個發現總(zong)是讓人感到有些意外。
脈沖(chong)星(xing)擁有行星(xing)的(de)發現雖然(ran)看起(qi)來顯得意外,在這(zhe)方面(mian)還(huan)有更(geng)加意外的(de)發現,那就是(shi)脈沖(chong)雙星(xing)。
赫(he)爾(er)斯(si)是個(ge)研究生,他被當(dang)(dang)作泰勒(le)的(de)(de)助手派往(wang)(wang)波(bo)多黎各的(de)(de)阿雷(lei)西博,用大射(she)電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀測脈沖(chong)星(xing),那是當(dang)(dang)時(shi)(shi)最好的(de)(de)射(she)電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),也許正是使用了這(zhe)(zhe)個(ge)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)原因,他發現了一種奇怪的(de)(de)電(dian)波(bo),這(zhe)(zhe)個(ge)時(shi)(shi)候距離(li)第一顆(ke)脈沖(chong)星(xing)的(de)(de)發現僅僅過了七年,人們對脈沖(chong)星(xing)的(de)(de)了解還(huan)很膚(fu)淺(qian),當(dang)(dang)時(shi)(shi)赫(he)爾(er)斯(si)還(huan)不能(neng)立(li)刻(ke)確(que)信他所看到(dao)的(de)(de)周(zhou)(zhou)期變化(hua)就是事(shi)實(shi),經過反(fan)復觀測后(hou),他才確(que)定該系統是雙體。他把這(zhe)(zhe)個(ge)消息電(dian)告泰勒(le),泰勒(le)立(li)刻(ke)趕往(wang)(wang)阿雷(lei)西博,他們進一步研究后(hou)認為這(zhe)(zhe)是一個(ge)脈沖(chong)雙星(xing),并(bing)且一起確(que)定了雙星(xing)的(de)(de)周(zhou)(zhou)期和兩顆(ke)天(tian)體之間的(de)(de)距離(li)。
于是(shi),第(di)一(yi)顆脈沖(chong)雙星就是(shi)這(zhe)(zhe)樣(yang)被發現了,這(zhe)(zhe)個(ge)發現在1993年被授予諾(nuo)貝(bei)爾獎,這(zhe)(zhe)樣(yang)有關脈沖(chong)星的發現就有了兩項諾(nuo)貝(bei)爾獎。
2003年12月(yue),Nature上(shang)的(de)一(yi)(yi)篇研(yan)究報告宣布發(fa)現(xian)了脈(mo)沖星(xing)PSR J0737-3039,與看起來像是(shi)(shi)一(yi)(yi)顆(ke)中(zhong)子星(xing)的(de)恒星(xing)成對出現(xian)。一(yi)(yi)個月(yue)后,當(dang)來自澳大利亞Parkes天文望遠鏡的(de)數(shu)據被重新分析時,研(yan)究人員發(fa)現(xian)該中(zhong)子星(xing)實際上(shang)也是(shi)(shi)另一(yi)(yi)顆(ke)脈(mo)沖星(xing)。所以這(zhe)是(shi)(shi)第(di)一(yi)(yi)個被發(fa)現(xian)的(de)雙脈(mo)沖星(xing)體(ti)系(xi),名稱是(shi)(shi)PSR J0737-3039 A/B。
脈沖(chong)雙星(xing)與雙脈沖(chong)星(xing)
脈(mo)(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與雙(shuang)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)是有(you)(you)區別的(de)。在脈(mo)(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)統中(zhong),一個(ge)(ge)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與另外一個(ge)(ge)非脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(可以是中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、白(bai)矮星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、甚至是普通的(de)主序星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing))相伴。在雙(shuang)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)統中(zhong),必須是兩個(ge)(ge)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)相伴。已經發(fa)現(xian)的(de)脈(mo)(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)統已經有(you)(you)120個(ge)(ge),而發(fa)現(xian)的(de)雙(shuang)脈(mo)(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)統只有(you)(you)一個(ge)(ge)PSRJ0737-3039A/B。
由于(yu)脈(mo)沖(chong)星(xing)是在蹋(ta)縮的(de)超新星(xing)的(de)殘骸中(zhong)發現(xian)的(de),它(ta)們(men)有助于(yu)我(wo)們(men)了(le)解星(xing)體蹋(ta)縮時發生了(le)什么情況(kuang)。還可通過對它(ta)們(men)的(de)研究揭示宇宙誕(dan)生和演變(bian)的(de)奧秘。而(er)且,隨(sui)著時間(jian)的(de)推移,脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)行為方式(shi)也會發生多種多樣的(de)變(bian)化。
每(mei)顆脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)周(zhou)期(qi)并(bing)非恒定如一。我們(men)(men)能(neng)探測到的(de)是(shi)中子星(xing)的(de)旋轉能(neng)(電磁輻(fu)射的(de)來源)。每(mei)當脈(mo)沖(chong)星(xing)發(fa)(fa)射電磁輻(fu)射后,它(ta)(ta)(ta)就會失去一部分旋轉能(neng),且轉速下降(jiang)。通過月復(fu)一月,年(nian)復(fu)一年(nian)地測量它(ta)(ta)(ta)們(men)(men)的(de)旋轉周(zhou)期(qi),我們(men)(men)可以精確(que)地推(tui)斷(duan)出(chu)它(ta)(ta)(ta)們(men)(men)的(de)轉速降(jiang)低(di)了多(duo)少(shao)、在(zai)演變過程中能(neng)量損(sun)失了多(duo)少(shao),甚(shen)至還(huan)能(neng)夠推(tui)斷(duan)出(chu)在(zai)因轉速太低(di)而(er)無法(fa)發(fa)(fa)光之前,它(ta)(ta)(ta)們(men)(men)還(huan)能(neng)生存多(duo)長時間。
事(shi)實(shi)還(huan)證明,每顆脈沖星(xing)都有(you)(you)與眾(zhong)不同(tong)之處。有(you)(you)些(xie)(xie)亮度極高;有(you)(you)些(xie)(xie)會(hui)發生星(xing)震,頃刻間使轉速陡增;有(you)(you)些(xie)(xie)在雙(shuang)星(xing)軌(gui)道上有(you)(you)伴星(xing);還(huan)有(you)(you)數十顆脈沖星(xing)轉速奇快(kuai)(高達每秒鐘一千次)。每次新(xin)發現(xian)都會(hui)帶來(lai)一些(xie)(xie)新(xin)的(de)、珍奇的(de)資料(liao)(liao),科學(xue)家可(ke)以(yi)利用這些(xie)(xie)資料(liao)(liao)幫助我們了解宇宙。
喬斯林(lin)·貝(bei)爾(er)(er)·博(bo)內爾(er)(er)與1974年(nian)諾貝(bei)爾(er)(er)物理學獎無(wu)緣
博(bo)內(nei)爾(er)是安(an)東尼·休(xiu)伊什(Antony Hewish)的(de)研(yan)究(jiu)生(sheng),正是她(ta)首次發(fa)現(xian)(xian)了脈沖星。1968年(nian),她(ta)和休(xiu)伊什聯名(ming)在(zai)(zai)《自(zi)然》雜志(zhi)上公布了這一(yi)發(fa)現(xian)(xian)。1973年(nian),她(ta)們又(you)共同得到了美國富蘭克(ke)(ke)林管理研(yan)究(jiu)院(yuan)頒發(fa)的(de)邁克(ke)(ke)爾(er)遜獎(jiang)章。遺憾的(de)是,就在(zai)(zai)1974年(nian),當(dang)諾貝爾(er)獎(jiang)第(di)一(yi)次授予天(tian)文學家時,博(bo)內(nei)爾(er)的(de)導(dao)師(shi)休(xiu)伊什以(yi)及同事馬丁(ding)·賴(lai)爾(er)都榜上有(you)名(ming),但她(ta)自(zi)己卻被拒在(zai)(zai)諾貝爾(er)的(de)殿堂之外。許(xu)多(duo)天(tian)文學家對此表示了憤(fen)怒,但也有(you)人(ren)認為博(bo)內(nei)爾(er)僅僅是做了收集(ji)數(shu)(shu)據的(de)工作,而休(xiu)伊什對數(shu)(shu)據的(de)解(jie)釋才是關(guan)鍵。博(bo)內(nei)爾(er)從來(lai)沒有(you)去爭論自(zi)己的(de)落選,但絕大多(duo)數(shu)(shu)的(de)報(bao)告都顯(xian)示,她(ta)所做的(de)絕非(fei)僅僅是進行早期的(de)觀察。
據(ju)國(guo)外媒體報道(dao),美國(guo)宇(yu)航(hang)局(ju)消息,錢德拉X射線(xian)望遠鏡(jing)正(zheng)在(zai)跟蹤一(yi)個快速移(yi)動的(de)脈沖(chong)(chong)星(xing),科(ke)(ke)學(xue)家(jia)之(zhi)所以(yi)對其感興趣,主(zhu)要原因在(zai)于這顆脈沖(chong)(chong)星(xing)運行(xing)的(de)速度(du)非常(chang)快,甚至在(zai)與伴星(xing)構成(cheng)的(de)物(wu)質盤上撞(zhuang)出了一(yi)個大(da)洞(dong),同時導致物(wu)質盤上的(de)某塊碎片以(yi)每(mei)小時400萬(wan)(wan)英(ying)里(約每(mei)小時640萬(wan)(wan)公里)的(de)速度(du)脫(tuo)離(li)系統。在(zai)錢德拉X射線(xian)望遠鏡(jing)觀(guan)測(ce)期間,這塊被分離(li)的(de)物(wu)質似乎加快了速度(du),NASA科(ke)(ke)學(xue)家(jia)認(ren)為這是一(yi)次難(nan)得的(de)觀(guan)測(ce)機會,可研究(jiu)脈沖(chong)(chong)星(xing)雙星(xing)系統的(de)行(xing)為。
這個雙星(xing)系統由一顆脈沖(chong)(chong)星(xing)和一顆質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為30倍太陽(yang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)恒星(xing)構成,是典型的(de)大質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)恒星(xing)與脈沖(chong)(chong)星(xing)的(de)系統,被命(ming)名為PSR B1259-63/LS 2883,簡稱B1259。脈沖(chong)(chong)星(xing)可(ke)發出非常規律的(de)脈沖(chong)(chong)信號,每(mei)秒旋(xuan)轉(zhuan)20次,同時有一個高橢圓軌道運動,快速旋(xuan)轉(zhuan)脈沖(chong)(chong)星(xing)的(de)強(qiang)大磁(ci)場與高能(neng)粒(li)子(zi)結合(he)后可(ke)形成接近光速的(de)脈沖(chong)(chong)星(xing)風。來自賓(bin)夕法尼亞州立大學的(de)科學家喬治-帕夫(fu)洛夫(fu)認為,我們目(mu)睹了一些特(te)別的(de)東西,當脈沖(chong)(chong)星(xing)快速移動時,將系統物質(zhi)(zhi)盤的(de)材(cai)料踢(ti)出。
大(da)約每41個(ge)(ge)月(yue),脈沖(chong)星(xing)會非常接近這顆(ke)大(da)質量恒星(xing),并(bing)穿過恒星(xing)周圍的物(wu)質盤(pan),于(yu)是(shi)拆(chai)解這個(ge)(ge)物(wu)質盤(pan)的行動由(you)此(ci)(ci)開始。整個(ge)(ge)物(wu)質盤(pan)的體積相當于(yu)太陽系的100倍(bei),跨度非常大(da),但也相當薄,如(ru)果(guo)將這些物(wu)質做(zuo)個(ge)(ge)等量類比,大(da)約與地球海洋所有的水(shui)相當。喬治(zhi)-華盛頓(dun)大(da)學的另一位(wei)科學家(jia)奧列格是(shi)本論文的合(he)著(zhu)者,他認(ren)為(wei)脈沖(chong)星(xing)風正在(zai)加快,仿(fang)佛有個(ge)(ge)加速(su)的推力作用于(yu)此(ci)(ci)。
B1259系(xi)統(tong)距離(li)我們大約(yue)7500光(guang)年,錢(qian)德(de)(de)拉X射線望遠鏡在2011年12月(yue)和2014年2月(yue)已經(jing)(jing)對其進行了(le)觀測(ce)(ce),物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)飛離(li)系(xi)統(tong)的(de)平均(jun)速度(du)接(jie)近光(guang)速7%,目(mu)前已經(jing)(jing)增加(jia)到(dao)光(guang)速的(de)15%。顯然(ran)脈(mo)沖星的(de)強大風(feng)暴讓物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)速度(du)增加(jia),最(zui)終伴星周(zhou)圍(wei)的(de)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)盤(pan)會被整(zheng)個(ge)剝離(li)。在錢(qian)德(de)(de)拉X射線的(de)觀測(ce)(ce)計劃中還將繼續對B1259系(xi)統(tong)進行觀測(ce)(ce),本(ben)項研究發表在2015年6月(yue)20日的(de)《天體物(wu)(wu)(wu)理學》雜志上。
11月(yue)10日7時42分,我國在酒(jiu)泉衛星發射中心用(yong)長(chang)征十一(yi)號運載火(huo)箭(jian),成功(gong)發射了脈(mo)沖(chong)星試(shi)驗(yan)衛星。該(gai)星主要用(yong)于(yu)驗(yan)證脈(mo)沖(chong)星探(tan)測(ce)(ce)器性能指標和空間環境適應(ying)性,積累(lei)在軌(gui)試(shi)驗(yan)數據,為脈(mo)沖(chong)星探(tan)測(ce)(ce)體(ti)制驗(yan)證奠定技術基(ji)礎。脈(mo)沖(chong)星被稱作宇宙中的(de)燈塔,它們特征明顯、易于(yu)辨(bian)識(shi),在宇宙中的(de)定位位置(zhi)比較精準。
脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)試(shi)驗(yan)(yan)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)屬于(yu)太(tai)陽同步軌(gui)(gui)道衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing),衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)入軌(gui)(gui)后,將開展(zhan)在軌(gui)(gui)技術(shu)試(shi)驗(yan)(yan),驗(yan)(yan)證(zheng)星(xing)(xing)(xing)載脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)探(tan)測(ce)器性能指標(biao)和空間環境適(shi)應性,積累在軌(gui)(gui)實測(ce)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)數據(ju),為(wei)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)探(tan)測(ce)及技術(shu)體(ti)制驗(yan)(yan)證(zheng)奠定技術(shu)基礎(chu)。
脈沖星和快(kuai)速射(she)電(dian)暴距(ju)離(li)研究獲進(jin)展
天文(wen)研究中,測量天體到地球的(de)(de)距離(li)通常(chang)很困難,但距離(li)是最(zui)基(ji)本的(de)(de)參(can)數(shu)。脈沖(chong)(chong)星(xing)距離(li)是進一步(bu)研究脈沖(chong)(chong)星(xing)起(qi)源、演化、分布以及(ji)輻射特性(xing)等所需最(zui)基(ji)本的(de)(de)參(can)數(shu)。目前已(yi)發現的(de)(de)兩(liang)千多顆脈沖(chong)(chong)星(xing)中僅約有(you)十(shi)分之一的(de)(de)脈沖(chong)(chong)星(xing)具有(you)測量距離(li)(不依賴于模型的(de)(de)距離(li))。近年來,快速射電(dian)暴(bao)是天文(wen)觀測中發現的(de)(de)一類起(qi)源未知(zhi)的(de)(de)、色散量較大(da)的(de)(de)、持(chi)續時間為(wei)毫(hao)秒級的(de)(de)射電(dian)脈沖(chong)(chong)。快速射電(dian)暴(bao)的(de)(de)距離(li)對(dui)分析其起(qi)源以及(ji)與(yu)銀(yin)河系的(de)(de)位置(zhi)關系(河內源或(huo)河外(wai)源)非常(chang)重(zhong)要。已(yi)探測到的(de)(de)17個快速射電(dian)暴(bao)中有(you)紅(hong)移測量的(de)(de)僅為(wei)兩(liang)個。
脈(mo)沖(chong)星發現不久,科(ke)學家發現使用脈(mo)沖(chong)星測量(liang)(liang)距離以及色散量(liang)(liang)(DM)可構建銀(yin)河(he)系(xi)的(de)(de)電(dian)子(zi)密(mi)度模(mo)(mo)(mo)型(xing)。應用此模(mo)(mo)(mo)型(xing)可估測所有(you)具(ju)有(you)色散量(liang)(liang)測量(liang)(liang)的(de)(de)銀(yin)河(he)系(xi)內脈(mo)沖(chong)星的(de)(de)距離,且模(mo)(mo)(mo)型(xing)距離的(de)(de)精(jing)度極(ji)大(da)依賴于已(yi)知距離測量(liang)(liang)的(de)(de)脈(mo)沖(chong)星數目、準確度。最(zui)近(jin)的(de)(de)銀(yin)河(he)系(xi)電(dian)子(zi)密(mi)度模(mo)(mo)(mo)型(xing)是(shi)NE2001模(mo)(mo)(mo)型(xing),此模(mo)(mo)(mo)型(xing)主要描述(shu)了銀(yin)河(he)系(xi)內自由電(dian)子(zi)密(mi)度的(de)(de)分布。
近期,中國(guo)科學(xue)(xue)院新(xin)疆天文臺(tai)博士生姚(yao)菊枚構(gou)建(jian)了新(xin)的(de)(de)電子(zi)密度模型(xing)(簡(jian)稱YMW16)。相(xiang)對已有模型(xing),通過近十多年觀(guan)測,YMW16具(ju)備以下有利(li)條件(jian):一、具(ju)有測量距離的(de)(de)脈沖(chong)星(xing)數(shu)目增(zeng)加(jia)了一倍,且銀河系結(jie)構(gou)參數(shu)精度提(ti)(ti)高;二、麥(mai)(mai)哲(zhe)倫(lun)云脈沖(chong)星(xing)數(shu)目增(zeng)加(jia),對麥(mai)(mai)哲(zhe)倫(lun)云結(jie)構(gou)認識(shi)得到提(ti)(ti)高;三(san)、發現快速射(she)電暴(bao),研究了星(xing)系際介質自由電子(zi)密度的(de)(de)分布。研究人員緊(jin)抓時機,提(ti)(ti)出的(de)(de)YMW16不僅提(ti)(ti)高了銀河系脈沖(chong)星(xing)模型(xing)距離精度,在(zai)(zai)95%的(de)(de)置(zhi)信區間范圍內優于NE2001近40%,且是(shi)第一個(ge)可(ke)用于估測麥(mai)(mai)哲(zhe)倫(lun)云脈沖(chong)星(xing)及快速射(she)電暴(bao)距離的(de)(de)模型(xing)。姚(yao)菊玫在(zai)(zai)澳(ao)大(da)利(li)亞天文臺(tai)教授R. N. Manchester與導(dao)師王娜的(de)(de)指導(dao)下,完成這項工(gong)作。相(xiang)關研究成果已發表在(zai)(zai)《天體物(wu)理學(xue)(xue)雜志》(The Astrophysical Journal,2017, 835, 29)上。