脈(mo)沖星(Pulsar),又稱波霎,是中子(zi)星的一(yi)種(zhong),為會周期性(xing)發射(she)脈(mo)沖信號的星體(ti),直徑大(da)多為10千米左右,自(zi)轉極快(kuai)。
人(ren)們最(zui)早認為恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)是(shi)永遠不(bu)(bu)變(bian)(bian)的(de)。而大多(duo)數(shu)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)過程(cheng)是(shi)如此的(de)漫長,人(ren)們也根本覺察不(bu)(bu)到。然而,并不(bu)(bu)是(shi)所有(you)(you)的(de)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)都那(nei)么平靜。后來(lai)人(ren)們發現,有(you)(you)些(xie)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)也很(hen)“調皮”,變(bian)(bian)化(hua)(hua)多(duo)端。于是(shi),就給那(nei)些(xie)喜歡變(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)起了(le)個(ge)專門的(de)名字,叫“變(bian)(bian)星(xing)(xing)”。
脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)發(fa)射的射電(dian)脈(mo)沖(chong)(chong)的周期(qi)性(xing)非常(chang)有規(gui)律。一開(kai)始,人們對(dui)此很困惑,甚至曾(ceng)想到這可能是外星(xing)人在向我們發(fa)電(dian)報聯系。據說(shuo),第一顆脈(mo)沖(chong)(chong)星(xing)就(jiu)曾(ceng)被叫(jiao)做(zuo)“小(xiao)綠人一號”。
經過幾位天文學家一年的(de)(de)努力,終于(yu)證(zheng)實(shi),脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)就(jiu)是正(zheng)在快速(su)自(zi)轉(zhuan)的(de)(de)中子星(xing)(xing)。而(er)且,正(zheng)是由于(yu)它的(de)(de)快速(su)自(zi)轉(zhuan)而(er)發出射電(dian)脈(mo)沖(chong)。蟹狀星(xing)(xing)云脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)X射線/可見光波段合(he)成圖像。
正如地(di)球有(you)(you)磁場一(yi)(yi)樣,恒星(xing)(xing)(xing)也有(you)(you)磁場;也正如地(di)球在(zai)自(zi)(zi)轉一(yi)(yi)樣,恒星(xing)(xing)(xing)也都在(zai)自(zi)(zi)轉著;還跟(gen)地(di)球一(yi)(yi)樣,恒星(xing)(xing)(xing)的磁場方向不一(yi)(yi)定跟(gen)自(zi)(zi)轉軸在(zai)同一(yi)(yi)直線上(shang)。這樣,每當恒星(xing)(xing)(xing)自(zi)(zi)轉一(yi)(yi)周(zhou),它(ta)的磁場就(jiu)會在(zai)空間劃一(yi)(yi)個圓,而且可能(neng)掃過地(di)球一(yi)(yi)次。
那么豈不是(shi)所有(you)恒星都(dou)能發脈(mo)沖(chong)了?其實不然,要發出像(xiang)脈(mo)沖(chong)星那樣(yang)的(de)(de)(de)射電信號(hao),需(xu)要很強(qiang)的(de)(de)(de)磁(ci)場。而(er)只有(you)體積(ji)越(yue)小、質量越(yue)大的(de)(de)(de)恒星,它(ta)的(de)(de)(de)磁(ci)場才越(yue)強(qiang)。而(er)中子(zi)星正是(shi)這(zhe)樣(yang)高密(mi)度的(de)(de)(de)恒星。
另一方面,當(dang)恒星體積(ji)越大、質量越大,它的(de)自(zi)(zi)轉(zhuan)周(zhou)期就越短(duan)。我們很熟悉的(de)地球自(zi)(zi)轉(zhuan)一周(zhou)要二十四小(xiao)時。而脈沖(chong)(chong)星的(de)自(zi)(zi)轉(zhuan)周(zhou)期竟然小(xiao)到0.0014秒!要達(da)到這個速(su)度,連白矮星都不(bu)行。這同樣(yang)說明,只(zhi)有高速(su)旋轉(zhuan)的(de)中子(zi)星,才可能(neng)扮演脈沖(chong)(chong)星的(de)角色。
脈沖星發射射電(dian)脈沖
這個結論(lun)引(yin)起(qi)了巨(ju)大(da)的(de)(de)轟(hong)動(dong)。因為雖(sui)然(ran)早在30年代,中(zhong)子星(xing)就(jiu)作為假說而被(bei)提了出(chu)來,但是一直(zhi)沒有得(de)到(dao)證實,人(ren)們也不曾觀(guan)測到(dao)中(zhong)子星(xing)的(de)(de)存在。而且因為理論(lun)預(yu)言的(de)(de)中(zhong)子星(xing)密(mi)度大(da)得(de)超出(chu)了人(ren)們的(de)(de)想象(xiang),在當時,人(ren)們還(huan)普遍對這個假說抱懷疑的(de)(de)態(tai)度。
直(zhi)到脈(mo)(mo)沖星被發現后,經過(guo)計(ji)算,它(ta)的脈(mo)(mo)沖強度(du)(du)和頻率只有像中(zhong)子星那(nei)樣(yang)體積(ji)小(xiao)、密度(du)(du)大(da)(da)、質量大(da)(da)的星體才能達到。這樣(yang),中(zhong)子星才真(zhen)正由(you)假說成為事實(shi)。這真(zhen)是上世紀天文(wen)學上的一件大(da)(da)事。因此,脈(mo)(mo)沖星的發現,被稱為二十世紀六(liu)十年代的四大(da)(da)天文(wen)學重要(yao)發現之一。
脈(mo)沖星是(shi)20世紀60年代天(tian)文的四大發現之一。至今,脈(mo)沖星已被我們(men)找到了(le)不少于(yu)1620多顆(ke),并且(qie)已得知(zhi)它們(men)就(jiu)是(shi)高速自(zi)轉著的中子(zi)星。
脈(mo)沖(chong)星(xing)有(you)個(ge)奇異的(de)(de)特性——短(duan)(duan)而穩定的(de)(de)脈(mo)沖(chong)周期。所謂脈(mo)沖(chong)就是(shi)像(xiang)人(ren)的(de)(de)脈(mo)搏(bo)一(yi)(yi)樣(yang),一(yi)(yi)下一(yi)(yi)下出現短(duan)(duan)促(cu)的(de)(de)無線電訊號(hao),如(ru)貝爾發現的(de)(de)第一(yi)(yi)顆脈(mo)沖(chong)星(xing),每兩(liang)脈(mo)沖(chong)間隔時間是(shi)1.337秒(miao)(miao),其他脈(mo)沖(chong)還有(you)短(duan)(duan)到0.0014秒(miao)(miao)(編(bian)(bian)號(hao)為(wei)PSR-J1748-2446)的(de)(de),最長的(de)(de)也不過11.765735秒(miao)(miao)(編(bian)(bian)號(hao)為(wei)PSR-J1841-0456)。那么,這樣(yang)有(you)規則的(de)(de)脈(mo)沖(chong)究(jiu)竟是(shi)怎樣(yang)產(chan)生(sheng)的(de)(de)呢?
天文學(xue)家已經探測、研究得(de)出結論,脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)形(xing)成是(shi)(shi)由(you)于脈(mo)沖(chong)(chong)星的(de)高(gao)速自轉。那為什么自轉能形(xing)成脈(mo)沖(chong)(chong)呢?原理就像我(wo)們乘坐輪船在海里航行,看到過的(de)燈(deng)塔(ta)一(yi)樣(yang)。設想一(yi)座(zuo)燈(deng)塔(ta)總是(shi)(shi)亮著且在不(bu)停地(di)有規(gui)則運(yun)動(dong),燈(deng)塔(ta)每轉一(yi)圈,由(you)它窗(chuang)口射出的(de)燈(deng)光(guang)就射到我(wo)們的(de)船上一(yi)次(ci)。不(bu)斷(duan)旋轉,在我(wo)們看來,燈(deng)塔(ta)的(de)光(guang)就連續地(di)一(yi)明(ming)一(yi)滅。脈(mo)沖(chong)(chong)星也是(shi)(shi)一(yi)樣(yang),當它每自轉一(yi)周(zhou),我(wo)們就接(jie)收到一(yi)次(ci)它輻射的(de)電磁(ci)波,于是(shi)(shi)就形(xing)成一(yi)斷(duan)一(yi)續的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)。脈(mo)沖(chong)(chong)這(zhe)種現(xian)象,也就叫“燈(deng)塔(ta)效應”。脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)周(zhou)期其實就是(shi)(shi)脈(mo)沖(chong)(chong)星的(de)自轉周(zhou)期。
然而燈塔的(de)光(guang)(guang)只能從窗(chuang)口射(she)(she)出(chu)來,是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)說脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)也只能從某個(ge)“窗(chuang)口”射(she)(she)出(chu)來呢(ni)?正是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)樣,脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)就(jiu)是(shi)(shi)中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing),而中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)與其(qi)(qi)他(ta)星(xing)(xing)(xing)體(如太陽)發光(guang)(guang)不(bu)一樣,太陽表面(mian)(mian)到(dao)處(chu)發亮,中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)則(ze)只有兩個(ge)相(xiang)對著的(de)小區域才能輻射(she)(she)出(chu)來,其(qi)(qi)他(ta)地方輻射(she)(she)是(shi)(shi)跑不(bu)出(chu)來的(de)。即是(shi)(shi)說中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)表面(mian)(mian)只有兩個(ge)亮斑,別處(chu)都(dou)是(shi)(shi)暗的(de)。這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)什么原因呢(ni)?原來,中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)本身(shen)存在著極(ji)(ji)大(da)的(de)磁場,強磁場把輻射(she)(she)封閉(bi)起來,使(shi)中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)輻射(she)(she)只能沿著磁軸方向,從兩個(ge)磁極(ji)(ji)區出(chu)來,這(zhe)(zhe)兩磁極(ji)(ji)區就(jiu)是(shi)(shi)中(zhong)(zhong)子(zi)星(xing)(xing)(xing)的(de)“窗(chuang)口”。
中子星的(de)輻(fu)(fu)射(she)從(cong)兩個(ge)“窗口(kou)”出來(lai)后,在(zai)空中傳(chuan)播(bo),形(xing)成兩個(ge)圓錐形(xing)的(de)輻(fu)(fu)射(she)束。若地球剛好在(zai)這(zhe)束輻(fu)(fu)射(she)的(de)方向上,我們就(jiu)(jiu)能(neng)接(jie)收到(dao)輻(fu)(fu)射(she),且每轉一圈,這(zhe)束輻(fu)(fu)射(she)就(jiu)(jiu)掃過(guo)地球一次,也就(jiu)(jiu)形(xing)成我們接(jie)收到(dao)的(de)有規則的(de)脈沖信號。
燈塔模(mo)型是現在最為(wei)流行的脈沖星模(mo)型。另一種磁場震蕩模(mo)型還沒有被普(pu)遍(bian)接受。
脈(mo)沖星(xing)(xing)是高(gao)速(su)自轉(zhuan)的中子星(xing)(xing),但并(bing)不(bu)是所有的中子星(xing)(xing)都是脈(mo)沖星(xing)(xing)。因(yin)為當中子星(xing)(xing)的輻(fu)射束(shu)不(bu)掃過地球時(shi),我(wo)們就(jiu)接收不(bu)到脈(mo)沖信號,此時(shi)中子星(xing)(xing)就(jiu)不(bu)表現(xian)為脈(mo)沖星(xing)(xing)了(le)。
脈(mo)(mo)(mo)沖星(xing)(xing)的(de)一般符號(hao)是(shi)(shi)PSR。例如,第(di)一個脈(mo)(mo)(mo)沖星(xing)(xing)就記(ji)為PSR1919+21。1919表示(shi)這(zhe)個脈(mo)(mo)(mo)沖星(xing)(xing)的(de)赤經是(shi)(shi)19小時(shi)19分;+21表示(shi)脈(mo)(mo)(mo)沖星(xing)(xing)的(de)赤緯是(shi)(shi)北緯21度。
雙脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)星PSRJ0737-3039A/B的(de)(de)(de)發現(xian),讓(rang)人們(men)欣喜若狂。它是由兩個脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)星形(xing)成的(de)(de)(de)雙星系統。能(neng)夠(gou)發現(xian)雙脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)星系統,確實是非(fei)常幸運的(de)(de)(de)事(shi)情(qing)。對PSRJ0737-3039A進(jin)(jin)行計(ji)算(suan)以后(hou),科學(xue)家預(yu)言(yan)它的(de)(de)(de)脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)輪廓形(xing)狀(zhuang)會發生較快的(de)(de)(de)演化,甚至預(yu)言(yan)在2020年左右,它的(de)(de)(de)光束會由于軸線進(jin)(jin)動而從我(wo)們(men)的(de)(de)(de)視線中消失,但是,仔細(xi)的(de)(de)(de)觀測結(jie)果顯(xian)示,預(yu)期的(de)(de)(de)脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)輪廓形(xing)狀(zhuang)根本就沒有發生變化,這對科學(xue)家的(de)(de)(de)打(da)擊可是不(bu)小。預(yu)言(yan)的(de)(de)(de)失敗讓(rang)我(wo)們(men)感到,脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)星的(de)(de)(de)燈塔模型似乎存在著問題。
盡管還(huan)沒有(you)(you)十分有(you)(you)力的(de)證據,但(dan)是全世界的(de)脈沖(chong)星(xing)專家都相信,脈沖(chong)星(xing)并非或明或暗(an)地(di)(di)閃爍發(fa)光(guang)(guang),而(er)是發(fa)射(she)(she)出(chu)恒定的(de)能量流。只是這一(yi)能量就(jiu)像(xiang)手電筒的(de)光(guang)(guang)線那(nei)樣(yang)(yang)(yang)(yang)匯聚成(cheng)一(yi)束非常窄的(de)光(guang)(guang)束,從星(xing)體的(de)磁極(ji)發(fa)射(she)(she)出(chu)來。中子(zi)星(xing)的(de)磁軸與旋轉軸之間成(cheng)一(yi)定角度(這與地(di)(di)球的(de)磁北(bei)極(ji)地(di)(di)理北(bei)極(ji)位(wei)置(zhi)略有(you)(you)不同一(yi)樣(yang)(yang)(yang)(yang))。星(xing)體旋轉時,這一(yi)光(guang)(guang)束就(jiu)象燈塔的(de)光(guang)(guang)束或救護(hu)車警(jing)燈一(yi)樣(yang)(yang)(yang)(yang),掃(sao)過太空。只有(you)(you)當此光(guang)(guang)束直接照射(she)(she)到(dao)地(di)(di)球時,我們才能用某些(xie)望遠鏡探測(ce)到(dao)脈沖(chong)星(xing)的(de)信號。這樣(yang)(yang)(yang)(yang)一(yi)來,恒流的(de)光(guang)(guang)束就(jiu)變(bian)成(cheng)了脈沖(chong)光(guang)(guang)。
幾乎所有(you)的(de)(de)專(zhuan)家都相信上述這(zhe)種(zhong)燈塔模型。但是也有(you)“離經叛道(dao)”的(de)(de)不(bu)同意見被提了出來。新的(de)(de)觀點認為脈(mo)沖(chong)星(xing)的(de)(de)發(fa)光(guang)不(bu)是源自它的(de)(de)磁(ci)極,而是來自它的(de)(de)周圍。同時認為,脈(mo)沖(chong)星(xing)發(fa)出脈(mo)沖(chong)光(guang)是因(yin)為它的(de)(de)磁(ci)場(chang)在高速地翻(fan)轉(zhuan)振蕩,激變(bian)的(de)(de)磁(ci)場(chang)造成星(xing)體(ti)周圍出現(xian)了極高的(de)(de)感生(sheng)電(dian)場(chang)。這(zhe)個感生(sheng)電(dian)場(chang)的(de)(de)峰(feng)值(zhi)出現(xian)在磁(ci)場(chang)過零點附近(jin),并且加(jia)速帶電(dian)粒子使(shi)其發(fa)出同步輻(fu)射。這(zhe)就可以解釋脈(mo)沖(chong)信號的(de)(de)產(chan)生(sheng)機理。
磁(ci)(ci)(ci)場振蕩(dang)(dang)模型的(de)(de)優點在于有(you)太陽這個(ge)低頻(pin)振蕩(dang)(dang)的(de)(de)樣板。我們(men)知道(dao),太陽磁(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)方向每過11年就會(hui)翻(fan)(fan)轉一次,如果太陽塌縮成了中子星,它(ta)的(de)(de)自轉周(zhou)期(qi)(qi)可(ke)以(yi)縮短到秒級(ji)甚至毫秒級(ji),同時,它(ta)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場翻(fan)(fan)轉周(zhou)期(qi)(qi)也可(ke)能達到毫秒級(ji)。電磁(ci)(ci)(ci)振蕩(dang)(dang)模型遇到的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)在于如下(xia)疑問(wen)(wen):星體的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場真的(de)(de)能那么快地翻(fan)(fan)轉嗎?當(dang)然,燈塔模型也有(you)它(ta)的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti):磁(ci)(ci)(ci)鐵高速旋(xuan)轉的(de)(de)時候,真的(de)(de)能從磁(ci)(ci)(ci)極發光嗎?
脈沖信號的(de)(de)輻射,曾經被認為是中(zhong)子星(xing)的(de)(de)極(ji)端磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)特(te)有行為。但是后來人們發現,在某些主序星(xing)上(shang),比如超冷星(xing)TVLM 513-46546和化學特(te)殊星(xing)CU Virginis,都發現了非常相似的(de)(de)脈沖輻射,而這些星(xing)體的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)都很(hen)低(數千(qian)高斯)。這對磁(ci)(ci)(ci)場(chang)震(zhen)(zhen)蕩(dang)模(mo)型(xing)是有利的(de)(de)。因為磁(ci)(ci)(ci)場(chang)震(zhen)(zhen)蕩(dang)模(mo)型(xing)降(jiang)低了對磁(ci)(ci)(ci)場(chang)強度(du)的(de)(de)要求。
絕大多數(shu)的(de)脈沖星可(ke)以(yi)在射(she)電(dian)波(bo)段(duan)被(bei)(bei)(bei)觀(guan)測到(dao)。少數(shu)的(de)脈沖星也能(neng)在可(ke)見(jian)光、X射(she)線甚(shen)至γ射(she)線波(bo)段(duan)內被(bei)(bei)(bei)觀(guan)測到(dao),例如著名(ming)的(de)蟹狀(zhuang)脈沖星就可(ke)以(yi)在射(she)電(dian)到(dao)γ射(she)線的(de)各個波(bo)段(duan)內被(bei)(bei)(bei)觀(guan)測到(dao)。
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)檢(jian)測射(she)(she)電望遠鏡收到(dao)的(de)信(xin)(xin)號時(shi)無意中發(fa)現(xian)了(le)一(yi)些有規律的(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)信(xin)(xin)號,它們的(de)周(zhou)期十分穩定,為1.337秒。起初(chu)她 以為這(zhe)是(shi)外星(xing)人(ren)(ren)“小(xiao)綠人(ren)(ren)(LGM)”發(fa)來的(de)信(xin)(xin)號,但在接下來不到(dao)半年的(de)時(shi)間里(li),又陸陸續續發(fa)現(xian)了(le)數個這(zhe)樣的(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)信(xin)(xin)號。后來人(ren)(ren)們確認(ren)這(zhe)是(shi)一(yi)類新的(de)天體(ti),并把它命名為脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)(Pulsar,又稱(cheng)波霎)。脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)與類星(xing)體(ti)、宇(yu)宙微波背景(jing)輻射(she)(she)、星(xing)際有機分子一(yi)道(dao),并稱(cheng)為20世紀60年代天文學“四大(da)發(fa)現(xian)”。安東尼(ni)·休伊(yi)什教授本人(ren)(ren)也(ye)因(yin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)星(xing)的(de)發(fa)現(xian)而榮獲(huo)(huo)1974年的(de)諾貝爾(er)物理學獎(jiang),盡(jin)管人(ren)(ren)們對貝爾(er)小(xiao)姐未能獲(huo)(huo)獎(jiang)而頗有微詞。
1997年拍(pai)攝的(de)美國(guo)電影《超(chao)時空接觸》(Contact)中女主角破(po)譯了來自外(wai)太(tai)空的(de)有(you)(you)規律(lv)的(de)信號,并據此制成了特殊的(de)機(ji)器。但第(di)一(yi)次確定乘坐(zuo)機(ji)器與外(wai)星智(zhi)慧(hui)聯系的(de)人選時,卻(que)沒有(you)(you)選她。這段情(qing)節(jie)被認為是影射了貝爾小(xiao)姐沒有(you)(you)獲得諾(nuo)貝爾獎(jiang)的(de)事情(qing)。
15歲(sui)女生發現新脈沖星
一(yi)(yi)名西維吉尼(ni)(ni)亞的(de)(de)(de)高(gao)中學(xue)(xue)(xue)生,使(shi)用來自綠灣射(she)電(dian)天(tian)(tian)文(wen)望(wang)遠(yuan)鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,簡寫GBT)的(de)(de)(de)數據,發現了一(yi)(yi)個新脈(mo)沖星(xing)(xing)。 Shay Bloxton,15歲,參與(yu)了一(yi)(yi)個讓學(xue)(xue)(xue)生分析射(she)電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡數據的(de)(de)(de)項(xiang)(xiang)目(mu),于2009年(nian)10月(yue)15日發現了一(yi)(yi)個可能是(shi)脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)。她和(he)NRAO天(tian)(tian)文(wen)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)家(jia)在(zai)一(yi)(yi)個月(yue)后再次觀(guan)察了該天(tian)(tian)體(ti)(ti),證(zheng)實(shi)它(ta)確實(shi)是(shi)一(yi)(yi)顆脈(mo)沖星(xing)(xing)。Bloxton表(biao)示十分興奮,她在(zai)11月(yue)份前往(wang)綠灣,參加跟蹤觀(guan)察。她所參與(yu)的(de)(de)(de)項(xiang)(xiang)目(mu)叫Pulsar Search Collaboratory(PSC),是(shi)美(mei)國國家(jia)射(she)電(dian)天(tian)(tian)文(wen)臺(tai)(tai)和(he)西維吉尼(ni)(ni)亞大學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)聯合項(xiang)(xiang)目(mu)。科學(xue)(xue)(xue)家(jia)首次發現脈(mo)沖星(xing)(xing)是(shi)在(zai)1967年(nian)。去年(nian)末,另(ling)一(yi)(yi)名來自South Harrison高(gao)中的(de)(de)(de)西維吉尼(ni)(ni)亞學(xue)(xue)(xue)生,也在(zai)參與(yu)PSC項(xiang)(xiang)目(mu)時發現了一(yi)(yi)個類似(si)脈(mo)沖星(xing)(xing)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)。
錐形掃射1968年有(you)人提出(chu)脈沖星(xing)(xing)是快速旋轉的(de)中子(zi)星(xing)(xing)。中子(zi)星(xing)(xing)具有(you)強磁(ci)場,運動的(de)帶電粒(li)子(zi)發出(chu)同步(bu)輻射,形成(cheng)與中子(zi)星(xing)(xing)一起轉動的(de)射電波(bo)束。由于(yu)中子(zi)星(xing)(xing)的(de)自轉軸和磁(ci)軸一般并不重合,每當射電波(bo)束掃過地球時(shi),就(jiu)接(jie)收到(dao)一個脈沖。
恒(heng)(heng)星(xing)在(zai)(zai)(zai)演化(hua)末期,缺乏繼續燃燒所需(xu)要的(de)(de)核反(fan)應原料(liao),內部輻射壓降低,由于其自(zi)身的(de)(de)引(yin)(yin)力(li)作用逐漸坍縮(suo)。質(zhi)量(liang)不夠大(約(yue)數倍(bei)太(tai)陽(yang)質(zhi)量(liang))的(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)坍縮(suo)后依靠(kao)電子簡(jian)并(bing)壓力(li)與引(yin)(yin)力(li)相(xiang)抗衡(heng),成為白矮星(xing),而(er)在(zai)(zai)(zai)質(zhi)量(liang)比這還(huan)大的(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)里(li)面,電子被壓入(ru)原子核,形(xing)成中(zhong)(zhong)(zhong)子,這時(shi)候恒(heng)(heng)星(xing)依靠(kao)中(zhong)(zhong)(zhong)子的(de)(de)簡(jian)并(bing)壓與引(yin)(yin)力(li)保持平衡(heng),這就是中(zhong)(zhong)(zhong)子星(xing)。典型中(zhong)(zhong)(zhong)子星(xing)的(de)(de)半徑只(zhi)有(you)幾(ji)公里(li)到(dao)十幾(ji)公里(li),質(zhi)量(liang)卻在(zai)(zai)(zai)1-2倍(bei)太(tai)陽(yang)質(zhi)量(liang)之間,因此其密度可以達到(dao)每立(li)方厘米上億噸。由于恒(heng)(heng)星(xing)在(zai)(zai)(zai)坍縮(suo)的(de)(de)時(shi)候角(jiao)動量(liang)守恒(heng)(heng),坍縮(suo)成半徑很小(xiao)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子星(xing)后自(zi)轉(zhuan)(zhuan)速度往往非常(chang)快。又因為恒(heng)(heng)星(xing)磁場的(de)(de)磁軸(zhou)與自(zi)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)通常(chang)不平行,有(you)的(de)(de)夾角(jiao)甚至達到(dao)90度,而(er)電磁波(bo)只(zhi)能從磁極的(de)(de)位置(zhi)發射出來,形(xing)成圓錐(zhui)形(xing)的(de)(de)輻射區。
此外在持脈(mo)沖星便是中子(zi)星的證據中,其(qi)中一(yi)個便是我(wo)們在蟹狀星云(M1;原天(tian)關客星,SN 1054)確(que)實也發現了一(yi)個周期(qi)約0.033s的波(bo)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(hao)周(zhou)期(qi)的精確度能夠超過原(yuan)子鐘。而從脈(mo)沖星的周(zhou)期(qi)就可以推測出其年齡(ling)的大小,周(zhou)期(qi)越(yue)(yue)短的脈(mo)沖星越(yue)(yue)年輕。
脈沖星(xing)的(de)(de)特征除高(gao)速自(zi)轉外,還具有(you)極強的(de)(de)磁(ci)場(chang),電子從(cong)磁(ci)極射(she)(she)出,輻射(she)(she)具有(you)很強的(de)(de)方向性。由(you)于(yu)脈沖星(xing)的(de)(de)自(zi)轉軸和它的(de)(de)磁(ci)軸不重合,在自(zi)轉中,當輻射(she)(she)向著觀測者時,觀測者就接收到(dao)了脈沖。到(dao)1999年,已發現1000顆脈沖星(xing)。
毫秒(miao)脈(mo)沖星(Millisecond pulsar)
20世(shi)紀80年代,由發(fa)(fa)現了一(yi)類(lei)所謂的(de)毫秒脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing),它們(men)的(de)周期(qi)太短了,只有毫秒量級,之前的(de)儀器(qi)雖然能探測到,但是(shi)很難(nan)將脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)分辨出來(lai)。研究發(fa)(fa)現毫秒脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)并不年輕,這(zhe)就對(dui)傳統的(de)“周期(qi)越短越年輕”的(de)理論提出了挑(tiao)戰(zhan)。進一(yi)步的(de)研究發(fa)(fa)現毫秒脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)星(xing)與(yu)密近(jin)雙(shuang)星(xing)有關。
著名的脈沖星
人類(lei)發現(xian)的第一(yi)顆脈沖(chong)星:PSR1919+21,也就是上文(wen)貝爾小姐發現(xian)的那(nei)顆脈沖(chong)星,位于狐貍座方(fang)向(xiang),周期為(wei)1.33730119227秒。
人(ren)類發現(xian)的第一(yi)顆脈沖雙星:PSR B1913+16
人類發現(xian)的第一顆毫(hao)秒脈沖星:PSR B1937+21
人類(lei)發現的第一(yi)顆帶有行星(xing)系統的脈(mo)沖(chong)星(xing):PSR B1257+12
人類(lei)發(fa)現的第一顆雙脈沖星系統:PSRJ0737-3039
脈(mo)沖星的(de)(de)命名由(you)脈(mo)沖星英文pulsar的(de)(de)縮(suo)寫PSR加(jia)上其(qi)赤(chi)(chi)經(jing)(jing)赤(chi)(chi)緯(wei)坐(zuo)標(biao)組成。如PSR B1937+21,1937是(shi)指該脈(mo)沖星位(wei)(wei)于(yu)赤(chi)(chi)經(jing)(jing)19 37 ,+21是(shi)指其(qi)位(wei)(wei)于(yu)赤(chi)(chi)緯(wei)+21°,B意味著赤(chi)(chi)經(jing)(jing)赤(chi)(chi)緯(wei)值(zhi)(zhi)是(shi)歸(gui)算到歷(li)元1950年(nian)的(de)(de)值(zhi)(zhi)。此外(wai),J則表示赤(chi)(chi)經(jing)(jing)赤(chi)(chi)緯(wei)值(zhi)(zhi)是(shi)歸(gui)算到歷(li)元2000年(nian)的(de)(de)值(zhi)(zhi)。
脈(mo)沖星(xing)(xing)被(bei)(bei)認(ren)為是“死亡之星(xing)(xing)”,是恒星(xing)(xing)在超(chao)新星(xing)(xing)階(jie)段爆發后的(de)(de)(de)(de)(de)產物。超(chao)新星(xing)(xing)爆發之后,就(jiu)只(zhi)剩下了一個“核(he)”,僅有(you)幾十公里大小(xiao),它的(de)(de)(de)(de)(de)旋轉(zhuan)速(su)度很(hen)快,有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)甚(shen)至(zhi)可以達到每(mei)秒714圈。在旋轉(zhuan)過程中(zhong)(zhong),它的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場會使(shi)它形成強烈的(de)(de)(de)(de)(de)電波向外界輻(fu)射,脈(mo)沖星(xing)(xing)就(jiu)像是宇宙中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)燈塔,源源不(bu)斷地向外界發射電磁(ci)波,這種電磁(ci)波是間歇(xie)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de),而且有(you)著很(hen)強的(de)(de)(de)(de)(de)規律性(xing)(xing)。正是由于其(qi)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)規律性(xing)(xing),脈(mo)沖星(xing)(xing)被(bei)(bei)認(ren)為是宇宙中(zhong)(zhong)最精確的(de)(de)(de)(de)(de)時鐘(zhong)。
脈(mo)沖(chong)星的存在(zai)是過去人(ren)(ren)們(men)沒有預(yu)料到的,它(ta)的性(xing)質如此奇特,以至于人(ren)(ren)們(men)在(zai)對它(ta)的認識過程中產生了很多故事(shi)。
發現脈沖星
脈沖星剛發現的(de)(de)時候,人們以為(wei)那是外星人向(xiang)我們發射(she)的(de)(de)電磁(ci)波,他們在尋求宇宙(zhou)中的(de)(de)知音。
1967年,英國(guo)劍橋新(xin)建(jian)造了(le)射(she)電(dian)望遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing),這(zhe)是一(yi)種新(xin)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing),它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用是觀(guan)測(ce)射(she)電(dian)輻射(she)受行(xing)(xing)星(xing)際物質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。整(zheng)個(ge)(ge)裝置不能(neng)移動(dong)(dong),只能(neng)依靠各天(tian)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周日運動(dong)(dong)進入望遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視場而進行(xing)(xing)逐條掃描。1967年7月(yue),這(zhe)臺儀器正式(shi)投入使用,接受波長為3.7米(mi)。用望遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)觀(guan)測(ce)并擔任繁重記(ji)錄處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是休伊(yi)(yi)(yi)什(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)女博士研(yan)究生喬(qiao)斯(si)琳·貝爾(er)。在觀(guan)測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程中,細心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貝爾(er)小姐(jie)發現了(le)一(yi)系列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇怪的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈沖,這(zhe)些脈沖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)間(jian)距精確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相等。貝爾(er)小姐(jie)立刻(ke)把這(zhe)個(ge)(ge)消息報告(gao)給她的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導師休伊(yi)(yi)(yi)什(shen),休伊(yi)(yi)(yi)什(shen)認為這(zhe)是受到了(le)地球上某種電(dian)波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。但是,第二天(tian),也(ye)是同(tong)(tong)一(yi)時間(jian),也(ye)是同(tong)(tong)一(yi)個(ge)(ge)天(tian)區,那(nei)個(ge)(ge)神秘的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈沖信(xin)號再次出現。這(zhe)一(yi)次可以證明,這(zhe)個(ge)(ge)奇怪的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號不是來自(zi)于地球,它(ta)(ta)確實是來自(zi)于天(tian)外。
這(zhe)(zhe)是(shi)不(bu)是(shi)外星人(ren)(ren)向我們(men)發(fa)出的(de)(de)文明(ming)信號呢(ni),新(xin)聞媒(mei)體對這(zhe)(zhe)個(ge)問題投入了(le)(le)(le)極大的(de)(de)熱情,不(bu)久(jiu),貝爾又發(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)天空(kong)中的(de)(de)另外幾個(ge)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)天區,最后(hou)終(zhong)于證明(ming),這(zhe)(zhe)是(shi)一種(zhong)新(xin)型的(de)(de)還不(bu)被(bei)人(ren)(ren)們(men)認識的(de)(de)天體——脈沖星。1974年,這(zhe)(zhe)項新(xin)發(fa)現(xian)(xian)獲得了(le)(le)(le)諾貝爾物理獎,獎項頒(ban)給(gei)了(le)(le)(le)休伊什,以(yi)獎勵(li)他所領(ling)導的(de)(de)研(yan)究小(xiao)組發(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)脈沖星。令人(ren)(ren)遺憾的(de)(de)是(shi),脈沖星的(de)(de)直接發(fa)現(xian)(xian)者(zhe),喬斯琳.貝爾小(xiao)姐不(bu)在獲獎人(ren)(ren)員之列(lie)。事實上,在脈沖星的(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)中,起(qi)關鍵作用的(de)(de)應(ying)該是(shi)貝爾小(xiao)姐的(de)(de)嚴謹的(de)(de)科學(xue)態度(du)和極度(du)細(xi)心的(de)(de)觀(guan)測。
中學生發現脈沖星
從事天文研(yan)究(jiu)的(de)都是(shi)專業天文學家,他們有豐(feng)富的(de)研(yan)究(jiu)經(jing)驗,也(ye)有專業的(de)研(yan)究(jiu)設(she)備,所以他們可以取得(de)驕人的(de)成績。但是(shi),在(zai)脈沖星的(de)發(fa)現(xian)歷史上(shang),卻有著一(yi)個(ge)特(te)別的(de)例子,這個(ge)例子就是(shi)三名中學生發(fa)現(xian)了一(yi)顆脈沖星。通常情(qing)況下(xia),超新星爆發(fa)后,會在(zai)原來的(de)遺址上(shang)留下(xia)來一(yi)顆恒星的(de)殘(can)骸,這樣(yang)的(de)殘(can)骸很可能就是(shi)脈沖星,但是(shi),科學家沒(mei)有注意到這個(ge)問題(ti),卻讓三名中學生發(fa)現(xian)了。于是(shi),這三個(ge)中學生獲得(de)了西門子-西屋科學和(he)技術(shu)競賽大獎。
在(zai)(zai)美國北卡羅(luo)來納(na)州(zhou),有三(san)名中學生(sheng)(sheng),他們(men)都(dou)是天(tian)文(wen)發(fa)燒友(you),經(jing)常在(zai)(zai)一(yi)起探討天(tian)文(wen)問題,錢德拉(la)塞卡空(kong)間望遠鏡發(fa)回的(de)(de)(de)資(zi)料引(yin)起了他們(men)的(de)(de)(de)興趣,他們(men)發(fa)現在(zai)(zai)IC443的(de)(de)(de)超新星(xing)遺跡有些(xie)特(te)別,似(si)乎有一(yi)個(ge)點狀的(de)(de)(de)X射線(xian)源存在(zai)(zai),這(zhe)表明那里很可能會有一(yi)顆脈沖(chong)星(xing)。他們(men)把這(zhe)個(ge)消息報(bao)告給了專業(ye)天(tian)文(wen)學家(jia)。結果,這(zhe)個(ge)發(fa)現獲(huo)得了專家(jia)的(de)(de)(de)認可,麻省理(li)工學院脈沖(chong)星(xing)專家(jia)布賴恩博士對這(zhe)些(xie)中學生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)成果評價說:“這(zhe)是一(yi)個(ge)實(shi)實(shi)在(zai)(zai)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)科學發(fa)現。有關人員都(dou)應該對此(ci)成就感到(dao)驕(jiao)傲。”
脈沖(chong)星(xing)實(shi)在是一種(zhong)奇異的天(tian)體,人們對(dui)它的各(ge)種(zhong)特(te)性還沒有(you)完(wan)全了解,很(hen)多發現都(dou)是事先沒有(you)預料到的。隨著人們對(dui)它的了解越(yue)來(lai)越(yue)多,這方面(mian)的理論建設也就會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)完(wan)善,故事也許不會(hui)再發生。
那(nei)是(shi)(shi)1967年(nian)8月,劍橋射電(dian)天文(wen)臺的(de)(de)(de)女研(yan)究生貝(bei)爾在紛亂的(de)(de)(de)記(ji)錄紙帶上察覺(jue)到(dao)一(yi)(yi)個(ge)奇(qi)怪(guai)的(de)(de)(de)“干(gan)擾”信(xin)(xin)號(hao),經多次反(fan)復鉆研(yan),她(ta)成功地(di)(di)(di)認(ren)證:地(di)(di)(di)球每(mei)隔1.33秒接收到(dao)一(yi)(yi)個(ge)極其(qi)規則的(de)(de)(de)脈(mo)沖。得知這一(yi)(yi)驚(jing)人(ren)(ren)(ren)(ren)消息,她(ta)的(de)(de)(de)導(dao)師休(xiu)伊什(shen)曾懷疑這可(ke)能是(shi)(shi)外(wai)星(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)(ren)(ren)——“小綠人(ren)(ren)(ren)(ren)”——發出(chu)的(de)(de)(de)摩爾斯電(dian)碼(ma),他(ta)們可(ke)能在向(xiang)(xiang)地(di)(di)(di)球問候(hou)。但(dan)是(shi)(shi),進一(yi)(yi)步(bu)的(de)(de)(de)測量(liang)表明(ming)(ming),這個(ge)天體(ti)發出(chu)脈(mo)沖的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)精確得令人(ren)(ren)(ren)(ren)難以置信(xin)(xin),并(bing)沒有(you)電(dian)碼(ma)的(de)(de)(de)明(ming)(ming)顯(xian)豐富信(xin)(xin)息。接下(xia)來,貝(bei)爾又找出(chu)了另外(wai)3個(ge)類(lei)似的(de)(de)(de)源,所以排除了外(wai)星(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)(ren)(ren)信(xin)(xin)號(hao),因(yin)為(wei)(wei)不可(ke)能有(you)三個(ge)“小綠人(ren)(ren)(ren)(ren)”在不同(tong)(tong)方向(xiang)(xiang)、同(tong)(tong)時向(xiang)(xiang)地(di)(di)(di)球發射穩(wen)定頻(pin)率(lv)(lv)信(xin)(xin)號(hao)。再經過認(ren)真仔細(xi)研(yan)究,1968年(nian)2月,貝(bei)爾和(he)休(xiu)伊什(shen)聯名在英國《自(zi)然》雜(za)志上報告了新型(xing)天體(ti)——脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)發現,并(bing)認(ren)為(wei)(wei)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)就(jiu)是(shi)(shi)物理學(xue)家預言的(de)(de)(de)超級致密的(de)(de)(de)、接近黑洞的(de)(de)(de)奇(qi)異天體(ti),其(qi)半徑大(da)約10公里,其(qi)密度相當(dang)(dang)于(yu)將整個(ge)太陽壓縮到(dao)北京市(shi)區的(de)(de)(de)范圍,因(yin)此具有(you)超強的(de)(de)(de)引力場。乒乓球大(da)小的(de)(de)(de)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)物質相當(dang)(dang)于(yu)地(di)(di)(di)球上一(yi)(yi)座山(shan)的(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)。這是(shi)(shi)20世(shi)紀(ji)激(ji)動人(ren)(ren)(ren)(ren)心的(de)(de)(de)重(zhong)大(da)發現,為(wei)(wei)人(ren)(ren)(ren)(ren)類(lei)探索自(zi)然開辟了新的(de)(de)(de)領(ling)域,而且對現代(dai)物理學(xue)的(de)(de)(de)發展(zhan)產生了深(shen)遠影響,成為(wei)(wei)上世(shi)紀(ji)60年(nian)代(dai)天文(wen)學(xue)的(de)(de)(de)四大(da)發現之一(yi)(yi)。
然(ran)而,榮譽出現(xian)(xian)(xian)了歸屬爭(zheng)議。1974年(nian)(nian)諾(nuo)(nuo)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾物理(li)學(xue)獎(jiang)桂冠(guan)只戴在(zai)(zai)導(dao)師(shi)(shi)休伊什的頭上,完全忽(hu)略了學(xue)生貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾的貢獻,輿論一片嘩然(ran)。英國著名天(tian)文學(xue)家霍伊爾爵(jue)士在(zai)(zai)倫敦(dun)《泰晤士報》發表談話,他認(ren)為(wei)(wei),貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾應同休伊什共(gong)享諾(nuo)(nuo)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾獎(jiang),并對諾(nuo)(nuo)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾獎(jiang)委員(yuan)會(hui)授獎(jiang)前(qian)的調查工作欠(qian)周(zhou)密提出了批評(ping),甚至認(ren)為(wei)(wei)此事件是(shi)諾(nuo)(nuo)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾獎(jiang)歷史(shi)上一樁(zhuang)丑聞、性(xing)別歧視案。霍伊爾還認(ren)為(wei)(wei),貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾的發現(xian)(xian)(xian)是(shi)非常(chang)重要(yao)的,但她的導(dao)師(shi)(shi)竟把這一發現(xian)(xian)(xian)扣(kou)壓(ya)半年(nian)(nian),從客觀上講就是(shi)一種(zhong)盜竊(qie)。更(geng)有學(xue)者指出,“貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾小姐作出的卓(zhuo)越發現(xian)(xian)(xian),讓她的導(dao)師(shi)(shi)休伊什贏得(de)了諾(nuo)(nuo)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾物理(li)獎(jiang)”。著名天(tian)文學(xue)家曼徹斯特和(he)(he)泰勒所著《脈沖(chong)星(xing)》一書的扉頁上寫道:“獻給喬瑟(se)琳(lin)·貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾,沒有她的聰明和(he)(he)執著,我們(men)不能獲得(de)脈沖(chong)星(xing)的喜(xi)悅。”。霍金在(zai)(zai)《時間簡史(shi)》一書中,也只說脈沖(chong)星(xing)是(shi)貝(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)爾發現(xian)(xian)(xian)的,不提休伊什。
關于脈(mo)沖星真(zhen)正(zheng)發現(xian)(xian)者的(de)(de)爭(zheng)論和(he)對諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎委(wei)員會(hui)的(de)(de)質(zhi)疑(yi),已經歷了(le)40年(nian)。40年(nian)后的(de)(de)今天,它再次成為關注話題(ti)。回(hui)首往事,作為導師的(de)(de)休伊(yi)什獲得了(le)諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎,無可(ke)(ke)厚非,但貝(bei)爾(er)失去(qu)殊榮,卻令人感到惋惜。如(ru)果沒有貝(bei)爾(er)對“干擾”信號一絲不(bu)茍(gou)的(de)(de)追究,他們可(ke)(ke)能錯(cuo)過脈(mo)沖星的(de)(de)發現(xian)(xian)。若(ruo)把諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎“競賽(sai)”比作科學(xue)“奧運(yun)會(hui)”,那么,40年(nian)前(qian)的(de)(de)“裁判”們顯然吹了(le)“黑哨”,至少是誤判,這玷污了(le)諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎的(de)(de)科學(xue)公正(zheng)權(quan)威性。
貝(bei)(bei)爾訪問北京期間(jian),筆者(zhe)與她(ta)談起(qi)脈沖星的(de)發(fa)(fa)現經歷和(he)對諾(nuo)貝(bei)(bei)爾獎(jiang)的(de)看法,她(ta)說,脈沖星發(fa)(fa)現后(hou)不久,她(ta)就被迫離開(kai)了劍橋大(da)學。沉默稍許,她(ta)直言(yan),上世(shi)(shi)紀(ji)60年代,科(ke)學機構(gou)普遍存在(zai)忽視學生(sheng)(sheng)貢獻(xian)的(de)傾向,特(te)別(bie)是女學生(sheng)(sheng)。導師經常(chang)以“上級(ji)領導”自(zi)居,將學生(sheng)(sheng)成果竊(qie)為(wei)己有(you),然(ran)后(hou)想(xiang)辦(ban)法把學生(sheng)(sheng)一(yi)腳(jiao)踢開(kai)。然(ran)而,1993年,兩位美國(guo)天文學家因發(fa)(fa)現脈沖星雙(shuang)星而榮(rong)獲諾(nuo)貝(bei)(bei)爾獎(jiang)時,諾(nuo)貝(bei)(bei)爾獎(jiang)委員會格(ge)外(wai)精心,邀請貝(bei)(bei)爾參加了頒獎(jiang)儀式,算是一(yi)種(zhong)補(bu)償(chang)吧。1968年,離開(kai)劍橋后(hou),她(ta)和(he)休(xiu)伊什沒有(you)再(zai)合作,直到上世(shi)(shi)紀(ji)80年代,他(ta)們才在(zai)一(yi)次國(guo)際會議上相見,并(bing)握手言(yan)和(he)。脈沖星發(fa)(fa)現以來,除了諾(nuo)貝(bei)(bei)爾獎(jiang),她(ta)榮(rong)獲了十(shi)幾項世(shi)(shi)界(jie)級(ji)科(ke)學獎(jiang),并(bing)成為(wei)科(ke)學大(da)使。
最愚蠢的一腳
就在(zai)貝爾(er)小姐(jie)發現射電脈沖之前,有(you)位物理學家也把他(ta)(ta)的射電望遠鏡對準(zhun)了太空,他(ta)(ta)觀測的位置是獵(lie)戶座的一(yi)個脈沖星,他(ta)(ta)發現自(zi)動(dong)記錄儀在(zai)發生著顫(zhan)(zhan)抖,這(zhe)種顫(zhan)(zhan)抖是有(you)一(yi)定規(gui)律可循的,但是他(ta)(ta)并沒有(you)留意這(zhe)種情況,他(ta)(ta)以為自(zi)己的設備(bei)出了什(shen)么毛病,于是,他(ta)(ta)對著儀器輕(qing)輕(qing)地(di)踢(ti)了一(yi)腳(jiao),儀器的顫(zhan)(zhan)抖消失(shi)了,他(ta)(ta)就是這(zhe)樣(yang)與(yu)發現脈沖星的桂(gui)冠擦肩而過(guo),與(yu)他(ta)(ta)一(yi)起擦肩而過(guo)的,還(huan)有(you)一(yi)筆諾貝爾(er)獎金。
這最愚蠢(chun)的一腳,使(shi)他(ta)終(zhong)身(shen)難忘,后悔不已(yi)。他(ta)向貝爾小姐(jie)講述了(le)自己(ji)的故事。但他(ta)卻不愿(yuan)意透(tou)露自己(ji)的身(shen)份。所以直到(dao)今天,也沒有人知(zhi)道這位射(she)電天文學家是誰。
搖擺舞
雖然(ran)脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)不(bu)(bu)是外(wai)星(xing)(xing)人發射的(de)(de)(de)信(xin)號,但是人們(men)依然(ran)對外(wai)星(xing)(xing)人極感興趣,人們(men)認(ren)為,如果有外(wai)星(xing)(xing)人的(de)(de)(de)話,他們(men)應該(gai)在一顆(ke)行星(xing)(xing)上,于是,尋(xun)找太(tai)(tai)陽系以外(wai)的(de)(de)(de)行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)工作就從來沒有停(ting)止過,許多人在這條道路上艱難的(de)(de)(de)向前摸索(suo)著,他們(men)被稱為獵(lie)星(xing)(xing)人。第一個發現太(tai)(tai)陽系以外(wai)行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)是這些獵(lie)星(xing)(xing)人,而是一位研究脈(mo)沖(chong)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)科學(xue)家。
安德魯·林(lin)恩(en)(也有人(ren)(ren)(ren)(ren)譯作 萊恩(en))是(shi)全(quan)球(qiu)發(fa)現脈(mo)沖(chong)星最多的(de)(de)(de)人(ren)(ren)(ren)(ren)。林(lin)恩(en)發(fa)現了(le)(le)一(yi)類奇怪的(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)星,其脈(mo)沖(chong)總(zong)是(shi)會早(zao)到或晚到地(di)球(qiu)幾毫秒(miao),這(zhe)種(zhong)情況每半年就出現一(yi)次,仿佛是(shi)脈(mo)沖(chong)星一(yi)會兒(er)朝著我(wo)們(men)而(er)(er)來(lai),一(yi)會兒(er)又離開我(wo)們(men)而(er)(er)去,脈(mo)沖(chong)星好像(xiang)是(shi)在(zai)(zai)(zai)跳搖(yao)擺舞(wu)。他(ta)把自(zi)己的(de)(de)(de)這(zhe)一(yi)發(fa)現發(fa)表在(zai)(zai)(zai)了(le)(le)著名(ming)的(de)(de)(de)科(ke)學雜志《自(zi)然》上面,結果(guo)立即震驚了(le)(le)學術界。真(zhen)是(shi)令人(ren)(ren)(ren)(ren)難以置(zhi)信,林(lin)恩(en)在(zai)(zai)(zai)偶然間發(fa)現了(le)(le)脈(mo)沖(chong)星被(bei)行(xing)星引(yin)(yin)力牽引(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)跳搖(yao)擺舞(wu),這(zhe)種(zhong)搖(yao)擺的(de)(de)(de)證(zheng)據表明,在(zai)(zai)(zai)這(zhe)顆脈(mo)沖(chong)星的(de)(de)(de)周圍,有行(xing)星圍繞著它運行(xing)。這(zhe)個發(fa)現讓那些(xie)獵星人(ren)(ren)(ren)(ren)極感興(xing)趣(qu)。
就在(zai)安德魯·林(lin)恩即將在(zai)美國天文學(xue)年會上發言前(qian)夕(xi),為(wei)了(le)(le)充分準備他(ta)(ta)的(de)研(yan)究資料,他(ta)(ta)開(kai)(kai)始重新(xin)檢查(cha)并(bing)修正有關數據,但是這個(ge)時候,他(ta)(ta)卻突然發現(xian)(xian)(xian)自(zi)己(ji)犯了(le)(le)一(yi)個(ge)錯誤:他(ta)(ta)所(suo)發現(xian)(xian)(xian)的(de)“搖擺(bai)”,其實只是地球自(zi)身在(zai)環繞(rao)太(tai)陽(yang)運行過程中(zhong)所(suo)產生(sheng)的(de)“搖擺(bai)”。由于電腦出錯,先(xian)前(qian)未能考慮(lv)到(dao)這一(yi)因素,所(suo)以才(cai)出現(xian)(xian)(xian)了(le)(le)脈沖星“搖擺(bai)”的(de)錯誤結(jie)論。林(lin)恩一(yi)下子(zi)呆了(le)(le),他(ta)(ta)開(kai)(kai)始為(wei)自(zi)己(ji)的(de)愚(yu)蠢后悔(hui)不已,最后,他(ta)(ta)終于作出了(le)(le)痛(tong)苦的(de)選擇,必(bi)須(xu)公開(kai)(kai)承認這一(yi)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。也就(jiu)(jiu)是(shi)在這一天,也就(jiu)(jiu)是(shi)在這次會(hui)議上,還有另一個(ge)人,也準備(bei)了相似的(de)發言,他也是(shi)一位脈沖星觀測(ce)者,他的(de)名字(zi)叫做亞歷克(ke)斯·沃爾茲坎。
但與(yu)林(lin)恩不同(tong)的(de)是(shi),他(ta)(ta)的(de)證據(ju)確(que)確(que)實實地表明,有(you)一(yi)顆(ke)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)不僅只被一(yi)顆(ke)行星(xing)所環(huan)繞(rao),而(er)是(shi)具有(you)一(yi)整套行星(xing)系統!發(fa)言之(zhi)前(qian),沃(wo)爾茲(zi)坎(kan)有(you)些(xie)忐忑不安,因(yin)為林(lin)恩的(de)認錯無疑更(geng)加強化了(le)(le)一(yi)種根深蒂固的(de)觀念;“脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)不可能有(you)行星(xing)環(huan)繞(rao)”。不過這一(yi)次(ci),事實證明沃(wo)爾茲(zi)坎(kan)是(shi)對(dui)的(de),他(ta)(ta)不僅發(fa)現了(le)(le)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)的(de)“搖擺”,而(er)且(qie)計算出有(you)3顆(ke)行星(xing)在圍繞(rao)這顆(ke)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)運行,并且(qie)這些(xie)行星(xing)每200天就相(xiang)會(hui)一(yi)次(ci),每一(yi)次(ci)其中兩顆(ke)較大(da)的(de)行星(xing)都會(hui)相(xiang)互影響對(dui)方,這樣就使它(ta)們的(de)軌道(dao)發(fa)生一(yi)些(xie)微妙的(de)改(gai)變。正是(shi)這些(xie)改(gai)變,使他(ta)(ta)發(fa)現了(le)(le)這顆(ke)脈沖(chong)(chong)(chong)星(xing)擁有(you)行星(xing)的(de)秘密(mi)。
脈沖星的行星就(jiu)是(shi)這樣被發現(xian)了(le),而且它還是(shi)一(yi)個完(wan)整的行星系(xi)統(tong),但是(shi)這個時候,那些獵(lie)星人連一(yi)個太陽(yang)系(xi)以(yi)外的行星也(ye)沒(mei)有(you)找到(dao),這樣的發現(xian)讓(rang)獵(lie)星人感到(dao)十分困惑,因(yin)為脈沖星具有(you)行星,這是(shi)天(tian)文學(xue)家過(guo)去沒(mei)有(you)想(xiang)到(dao)的。脈沖星是(shi)爆(bao)發過(guo)的中子星,他怎么可能會有(you)行星呢?
第一個日外行星系統就是這樣被發現了(le),由于它不符合現代的天文(wen)學理論(lun),這個發現總是讓人感到有(you)些(xie)意外。
脈(mo)沖星(xing)(xing)擁有行(xing)星(xing)(xing)的發現雖(sui)然看起來(lai)顯得意(yi)(yi)外(wai),在這方(fang)面還有更加意(yi)(yi)外(wai)的發現,那就是脈(mo)沖雙星(xing)(xing)。
赫爾斯是(shi)(shi)個研究生(sheng),他被當(dang)作(zuo)泰(tai)勒(le)的(de)(de)助手派往(wang)波多(duo)黎各的(de)(de)阿(a)(a)雷(lei)西博(bo),用大(da)射電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀(guan)測(ce)脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing),那是(shi)(shi)當(dang)時(shi)最(zui)好的(de)(de)射電(dian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),也許正是(shi)(shi)使用了(le)這個望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)原(yuan)因,他發現(xian)了(le)一(yi)種奇(qi)怪(guai)的(de)(de)電(dian)波,這個時(shi)候(hou)距(ju)離(li)第一(yi)顆(ke)脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)發現(xian)僅僅過(guo)了(le)七年(nian),人(ren)們對脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)了(le)解還很(hen)膚淺(qian),當(dang)時(shi)赫爾斯還不能立刻確(que)信他所看到(dao)的(de)(de)周(zhou)期(qi)變化就是(shi)(shi)事實,經過(guo)反復(fu)觀(guan)測(ce)后(hou),他才確(que)定該系統是(shi)(shi)雙(shuang)體。他把這個消(xiao)息電(dian)告泰(tai)勒(le),泰(tai)勒(le)立刻趕往(wang)阿(a)(a)雷(lei)西博(bo),他們進一(yi)步研究后(hou)認(ren)為(wei)這是(shi)(shi)一(yi)個脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)雙(shuang)星(xing)(xing)(xing),并且一(yi)起(qi)確(que)定了(le)雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)周(zhou)期(qi)和(he)兩顆(ke)天體之間的(de)(de)距(ju)離(li)。
于是,第一顆脈沖(chong)雙星就是這(zhe)樣(yang)被發現(xian)了,這(zhe)個發現(xian)在1993年被授予諾(nuo)(nuo)貝爾獎(jiang),這(zhe)樣(yang)有關脈沖(chong)星的發現(xian)就有了兩項諾(nuo)(nuo)貝爾獎(jiang)。
2003年(nian)12月,Nature上(shang)的一(yi)(yi)篇研(yan)究報告宣布發現了脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)PSR J0737-3039,與看(kan)起來像(xiang)是一(yi)(yi)顆中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)的恒星(xing)(xing)(xing)成對出現。一(yi)(yi)個(ge)月后(hou),當來自澳大(da)利亞Parkes天文望(wang)遠(yuan)鏡的數據被重新分析時,研(yan)究人員發現該中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)實(shi)際上(shang)也是另(ling)一(yi)(yi)顆脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)。所(suo)以這是第一(yi)(yi)個(ge)被發現的雙脈沖(chong)星(xing)(xing)(xing)體(ti)系,名稱是PSR J0737-3039 A/B。
脈沖雙星與(yu)雙脈沖星
脈(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)與雙(shuang)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)是有區(qu)別的。在脈(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)系統(tong)中(zhong),一個脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)與另外一個非脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)(可以是中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)(xing)、白矮星(xing)(xing)(xing)(xing)、甚(shen)至(zhi)是普通的主序星(xing)(xing)(xing)(xing))相伴(ban)。在雙(shuang)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)系統(tong)中(zhong),必須(xu)是兩個脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)相伴(ban)。已經發(fa)現的脈(mo)沖雙(shuang)星(xing)(xing)(xing)(xing)系統(tong)已經有120個,而發(fa)現的雙(shuang)脈(mo)沖星(xing)(xing)(xing)(xing)系統(tong)只有一個PSRJ0737-3039A/B。
由(you)于(yu)脈沖星(xing)是(shi)在蹋縮的(de)(de)超新星(xing)的(de)(de)殘骸中發現(xian)的(de)(de),它(ta)(ta)們(men)(men)有助于(yu)我(wo)們(men)(men)了解(jie)星(xing)體蹋縮時發生(sheng)了什么情(qing)況。還可通過對它(ta)(ta)們(men)(men)的(de)(de)研究(jiu)揭(jie)示宇(yu)宙誕生(sheng)和演變(bian)(bian)的(de)(de)奧秘。而且,隨(sui)著時間的(de)(de)推移,脈沖星(xing)的(de)(de)行為方(fang)式(shi)也會發生(sheng)多種多樣的(de)(de)變(bian)(bian)化。
每(mei)顆脈沖星(xing)(xing)的(de)(de)周期并非恒定如(ru)一。我(wo)們能(neng)(neng)探測到的(de)(de)是中(zhong)子(zi)星(xing)(xing)的(de)(de)旋轉(zhuan)能(neng)(neng)(電(dian)磁輻(fu)射的(de)(de)來源)。每(mei)當脈沖星(xing)(xing)發射電(dian)磁輻(fu)射后(hou),它(ta)就(jiu)會失去一部(bu)分旋轉(zhuan)能(neng)(neng),且轉(zhuan)速下(xia)降(jiang)。通過月復一月,年(nian)復一年(nian)地(di)測量它(ta)們的(de)(de)旋轉(zhuan)周期,我(wo)們可(ke)以精確地(di)推(tui)斷(duan)出它(ta)們的(de)(de)轉(zhuan)速降(jiang)低(di)了多少、在演變過程中(zhong)能(neng)(neng)量損失了多少,甚至還(huan)能(neng)(neng)夠推(tui)斷(duan)出在因轉(zhuan)速太低(di)而(er)無法發光之前,它(ta)們還(huan)能(neng)(neng)生存多長時間。
事實還(huan)證明,每顆脈沖星(xing)都(dou)(dou)有(you)(you)與(yu)眾不同之處(chu)。有(you)(you)些亮度極高;有(you)(you)些會發(fa)生星(xing)震,頃刻間使轉速陡增(zeng);有(you)(you)些在雙星(xing)軌道上(shang)有(you)(you)伴星(xing);還(huan)有(you)(you)數十顆脈沖星(xing)轉速奇快(高達每秒鐘一千次)。每次新發(fa)現(xian)都(dou)(dou)會帶來一些新的、珍(zhen)奇的資料(liao),科學家可以(yi)利用(yong)這些資料(liao)幫(bang)助我們了解宇宙。
喬斯(si)林·貝爾(er)·博內(nei)爾(er)與(yu)1974年(nian)諾貝爾(er)物理(li)學獎(jiang)無緣
博(bo)(bo)內(nei)爾(er)是(shi)(shi)安東尼·休(xiu)(xiu)伊什(shen)(Antony Hewish)的(de)(de)(de)研究生,正是(shi)(shi)她(ta)首次(ci)發(fa)現了(le)(le)脈沖(chong)星。1968年(nian)(nian),她(ta)和休(xiu)(xiu)伊什(shen)聯名在(zai)《自然(ran)》雜志上(shang)公(gong)布了(le)(le)這一發(fa)現。1973年(nian)(nian),她(ta)們又(you)共(gong)同得到了(le)(le)美(mei)國富蘭克(ke)林(lin)管理研究院頒發(fa)的(de)(de)(de)邁克(ke)爾(er)遜獎章。遺憾的(de)(de)(de)是(shi)(shi),就在(zai)1974年(nian)(nian),當(dang)諾貝爾(er)獎第一次(ci)授(shou)予天(tian)文學(xue)家(jia)時,博(bo)(bo)內(nei)爾(er)的(de)(de)(de)導師休(xiu)(xiu)伊什(shen)以及(ji)同事馬丁·賴爾(er)都榜(bang)上(shang)有名,但(dan)她(ta)自己(ji)(ji)卻被拒在(zai)諾貝爾(er)的(de)(de)(de)殿堂之外(wai)。許多天(tian)文學(xue)家(jia)對此表(biao)示了(le)(le)憤怒,但(dan)也有人認為博(bo)(bo)內(nei)爾(er)僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)做了(le)(le)收集(ji)數據的(de)(de)(de)工作,而(er)休(xiu)(xiu)伊什(shen)對數據的(de)(de)(de)解釋(shi)才是(shi)(shi)關鍵。博(bo)(bo)內(nei)爾(er)從來沒(mei)有去爭論自己(ji)(ji)的(de)(de)(de)落選,但(dan)絕大多數的(de)(de)(de)報告(gao)都顯示,她(ta)所做的(de)(de)(de)絕非僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)進行早(zao)期的(de)(de)(de)觀察。
據國外媒體報道(dao),美國宇(yu)航局(ju)消息,錢(qian)德拉X射線望(wang)遠(yuan)鏡正在(zai)跟(gen)蹤一(yi)個快(kuai)(kuai)(kuai)速移動的脈(mo)沖星,科(ke)學家之(zhi)所以對其感(gan)興趣,主要原因(yin)在(zai)于這顆脈(mo)沖星運行(xing)的速度非(fei)常快(kuai)(kuai)(kuai),甚至在(zai)與伴星構成的物(wu)質盤上撞出了(le)(le)一(yi)個大洞,同時(shi)導致(zhi)物(wu)質盤上的某塊碎片以每小時(shi)400萬(wan)(wan)英里(約每小時(shi)640萬(wan)(wan)公里)的速度脫離系統(tong)(tong)。在(zai)錢(qian)德拉X射線望(wang)遠(yuan)鏡觀(guan)(guan)測期間(jian),這塊被分離的物(wu)質似乎加快(kuai)(kuai)(kuai)了(le)(le)速度,NASA科(ke)學家認為這是(shi)一(yi)次難得的觀(guan)(guan)測機會(hui),可研究脈(mo)沖星雙星系統(tong)(tong)的行(xing)為。
這(zhe)個雙星(xing)系(xi)(xi)統(tong)由一顆(ke)脈沖(chong)星(xing)和一顆(ke)質(zhi)量為(wei)30倍太陽質(zhi)量的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)構成,是(shi)典型的(de)(de)(de)大(da)質(zhi)量恒(heng)星(xing)與脈沖(chong)星(xing)的(de)(de)(de)系(xi)(xi)統(tong),被(bei)命(ming)名為(wei)PSR B1259-63/LS 2883,簡稱B1259。脈沖(chong)星(xing)可發出(chu)非常規律(lv)的(de)(de)(de)脈沖(chong)信(xin)號,每秒旋轉(zhuan)20次,同時(shi)(shi)有一個高橢圓軌(gui)道運動,快(kuai)速(su)旋轉(zhuan)脈沖(chong)星(xing)的(de)(de)(de)強大(da)磁場與高能粒(li)子結合后(hou)可形成接近光速(su)的(de)(de)(de)脈沖(chong)星(xing)風。來(lai)自賓夕法尼亞州立大(da)學的(de)(de)(de)科學家喬治(zhi)-帕夫(fu)洛夫(fu)認為(wei),我們目睹了(le)一些(xie)特別的(de)(de)(de)東(dong)西,當脈沖(chong)星(xing)快(kuai)速(su)移(yi)動時(shi)(shi),將系(xi)(xi)統(tong)物質(zhi)盤的(de)(de)(de)材料踢出(chu)。
大約(yue)每41個月(yue),脈沖(chong)星會非常接近這(zhe)顆大質(zhi)量恒(heng)星,并穿過恒(heng)星周(zhou)圍的(de)物(wu)質(zhi)盤(pan),于是(shi)拆解這(zhe)個物(wu)質(zhi)盤(pan)的(de)行動由(you)此(ci)開(kai)始。整個物(wu)質(zhi)盤(pan)的(de)體積相(xiang)當于太陽系的(de)100倍(bei),跨度非常大,但也相(xiang)當薄(bo),如果將(jiang)這(zhe)些物(wu)質(zhi)做個等量類比,大約(yue)與(yu)地球海(hai)洋所有的(de)水(shui)相(xiang)當。喬(qiao)治-華盛頓(dun)大學的(de)另一位(wei)科(ke)學家奧列格是(shi)本論文(wen)的(de)合著者,他認為(wei)脈沖(chong)星風(feng)正在加快,仿佛有個加速的(de)推(tui)力(li)作用于此(ci)。
B1259系(xi)統距離(li)我們(men)大(da)約(yue)7500光(guang)年(nian),錢德(de)拉X射(she)線望遠(yuan)鏡在2011年(nian)12月(yue)和2014年(nian)2月(yue)已(yi)經對其進行了(le)觀測(ce)(ce),物(wu)質(zhi)飛離(li)系(xi)統的(de)平(ping)均速(su)(su)度接近光(guang)速(su)(su)7%,目前已(yi)經增(zeng)加(jia)到光(guang)速(su)(su)的(de)15%。顯(xian)然脈沖星的(de)強(qiang)大(da)風暴讓物(wu)質(zhi)的(de)速(su)(su)度增(zeng)加(jia),最(zui)終伴星周圍的(de)物(wu)質(zhi)盤會被整(zheng)個剝離(li)。在錢德(de)拉X射(she)線的(de)觀測(ce)(ce)計劃中還將繼續(xu)對B1259系(xi)統進行觀測(ce)(ce),本(ben)項研究(jiu)發表在2015年(nian)6月(yue)20日的(de)《天(tian)體物(wu)理學(xue)》雜志上。
11月10日7時42分,我國(guo)在酒泉衛星(xing)發(fa)射中(zhong)(zhong)心用(yong)長征(zheng)十一號(hao)運載火箭,成功發(fa)射了脈(mo)沖(chong)星(xing)試驗(yan)(yan)衛星(xing)。該星(xing)主要用(yong)于驗(yan)(yan)證(zheng)脈(mo)沖(chong)星(xing)探(tan)測器性(xing)能指標和空間環境適應性(xing),積累在軌試驗(yan)(yan)數據,為(wei)脈(mo)沖(chong)星(xing)探(tan)測體制驗(yan)(yan)證(zheng)奠定技(ji)術基礎。脈(mo)沖(chong)星(xing)被稱作(zuo)宇宙中(zhong)(zhong)的燈塔,它們特征(zheng)明顯、易于辨識(shi),在宇宙中(zhong)(zhong)的定位位置比較精(jing)準。
脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)試驗(yan)衛星(xing)(xing)(xing)(xing)屬于太陽同步軌(gui)(gui)道衛星(xing)(xing)(xing)(xing),衛星(xing)(xing)(xing)(xing)入軌(gui)(gui)后(hou),將(jiang)開展在軌(gui)(gui)技(ji)(ji)術試驗(yan),驗(yan)證星(xing)(xing)(xing)(xing)載脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)探測器(qi)性能指標(biao)和(he)空間環(huan)境適應性,積累在軌(gui)(gui)實測脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)數據(ju),為(wei)脈沖(chong)(chong)星(xing)(xing)(xing)(xing)探測及技(ji)(ji)術體制驗(yan)證奠定技(ji)(ji)術基(ji)礎(chu)。
脈沖(chong)星(xing)和(he)快速射(she)電暴距離研究獲(huo)進展
天(tian)文(wen)(wen)研究中(zhong)(zhong),測量(liang)天(tian)體到地球的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)通常很困難,但(dan)距(ju)(ju)離(li)是(shi)最基(ji)本的(de)(de)(de)參數(shu)。脈沖星距(ju)(ju)離(li)是(shi)進一(yi)(yi)步(bu)研究脈沖星起(qi)(qi)源、演化(hua)、分(fen)布以及輻(fu)射特性等所需最基(ji)本的(de)(de)(de)參數(shu)。目(mu)前已(yi)發(fa)現的(de)(de)(de)兩千多顆(ke)脈沖星中(zhong)(zhong)僅(jin)約有(you)十分(fen)之一(yi)(yi)的(de)(de)(de)脈沖星具有(you)測量(liang)距(ju)(ju)離(li)(不依賴于(yu)模型的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li))。近年來,快(kuai)(kuai)速(su)射電暴(bao)(bao)是(shi)天(tian)文(wen)(wen)觀(guan)測中(zhong)(zhong)發(fa)現的(de)(de)(de)一(yi)(yi)類(lei)起(qi)(qi)源未(wei)知的(de)(de)(de)、色(se)散量(liang)較大的(de)(de)(de)、持續時間為(wei)毫秒級的(de)(de)(de)射電脈沖。快(kuai)(kuai)速(su)射電暴(bao)(bao)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)對分(fen)析其起(qi)(qi)源以及與銀河系的(de)(de)(de)位(wei)置關系(河內源或河外源)非(fei)常重要。已(yi)探測到的(de)(de)(de)17個快(kuai)(kuai)速(su)射電暴(bao)(bao)中(zhong)(zhong)有(you)紅(hong)移測量(liang)的(de)(de)(de)僅(jin)為(wei)兩個。
脈(mo)(mo)沖(chong)星發現不久,科學家發現使用脈(mo)(mo)沖(chong)星測量(liang)(liang)距(ju)離以及色(se)散(san)(san)量(liang)(liang)(DM)可(ke)構建銀河系的(de)電(dian)子(zi)密(mi)度(du)模(mo)(mo)(mo)型(xing)。應用此模(mo)(mo)(mo)型(xing)可(ke)估測所有具有色(se)散(san)(san)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)的(de)銀河系內脈(mo)(mo)沖(chong)星的(de)距(ju)離,且模(mo)(mo)(mo)型(xing)距(ju)離的(de)精(jing)度(du)極大依(yi)賴于已知距(ju)離測量(liang)(liang)的(de)脈(mo)(mo)沖(chong)星數目、準確度(du)。最近的(de)銀河系電(dian)子(zi)密(mi)度(du)模(mo)(mo)(mo)型(xing)是NE2001模(mo)(mo)(mo)型(xing),此模(mo)(mo)(mo)型(xing)主要描述了銀河系內自由電(dian)子(zi)密(mi)度(du)的(de)分布。
近期,中國科學(xue)院新疆天文(wen)臺(tai)(tai)博士生姚菊枚構(gou)建了(le)新的(de)電子(zi)密(mi)度模型(xing)(xing)(簡(jian)稱YMW16)。相(xiang)對已(yi)有(you)模型(xing)(xing),通過近十多年觀測(ce)(ce),YMW16具(ju)備(bei)以下(xia)有(you)利(li)條件:一(yi)、具(ju)有(you)測(ce)(ce)量距(ju)離(li)的(de)脈沖(chong)星數目增加了(le)一(yi)倍,且銀河系(xi)結(jie)構(gou)參(can)數精度提(ti)高;二(er)、麥(mai)(mai)哲倫(lun)云(yun)(yun)脈沖(chong)星數目增加,對麥(mai)(mai)哲倫(lun)云(yun)(yun)結(jie)構(gou)認識得到提(ti)高;三、發(fa)現快(kuai)速(su)射(she)電暴(bao),研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)星系(xi)際介質自由電子(zi)密(mi)度的(de)分(fen)布。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員緊抓時機(ji),提(ti)出的(de)YMW16不僅提(ti)高了(le)銀河系(xi)脈沖(chong)星模型(xing)(xing)距(ju)離(li)精度,在95%的(de)置(zhi)信(xin)區間范圍內優于NE2001近40%,且是第一(yi)個可用于估(gu)測(ce)(ce)麥(mai)(mai)哲倫(lun)云(yun)(yun)脈沖(chong)星及快(kuai)速(su)射(she)電暴(bao)距(ju)離(li)的(de)模型(xing)(xing)。姚菊玫在澳大利(li)亞天文(wen)臺(tai)(tai)教授R. N. Manchester與導師王娜的(de)指導下(xia),完成(cheng)(cheng)這(zhe)項工作(zuo)。相(xiang)關研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)果已(yi)發(fa)表(biao)在《天體物理(li)學(xue)雜(za)志》(The Astrophysical Journal,2017, 835, 29)上。