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脉冲星与中子星的奥秘

由于大气不均匀起伏,当星光通过地球大气时,导致恒星的光看起来一闪一闪的,这称为“行星际闪烁”。充满行星际空间的太阳风引起了宇宙射电源的闪烁现象。天文学家通过射电望远镜发现的宇宙射电源,称为“射电源”,其波长从1毫米~30米,它是电磁辐射异常强的局部区域。

1967年春天,英国剑桥大学卡文迪许实验室为了进一步研究宇宙射电源,设计建造了一种新型的时间分辨率很高的射电望远镜。为了保证仪器的正常运转,天文台决定开展人工分析工作。英国天文学家休伊什教授的研究生乔丝琳·贝尔小姐接受了这一个任务。

在观测时人们发现:每到子夜时,一个神秘的射电源便会发生闪烁,同时自动化记录笔绘出了一连串间隔都是1.337秒的脉冲曲线,这个神秘的射电源发出的无线电脉冲波长是3.7米。

到1968年1月,发出这种波长3.7米的脉冲的射电源已发现了4个。根据观测到的宽16毫米的脉冲,可以断定天体的发射区尺度限定在3000千米以内。后来的精密测量表明,的确是由于该天体自转而发出的脉冲信号。

1968年2月,休伊什教授观测到的来自天体的周期性脉冲射电辐射,其周期短而且精确,仅为1.3373011秒。这一天体被天文学家形象地命名为“脉冲星”。

脉冲星的直径只有十几千米,它绕轴自转一周的时间只需三四秒钟甚至更短。它的磁场高达1万亿高斯以上,而地球磁极的磁场强度仅为0.7高斯。脉冲星的电子以无线电波的形式从它的两个磁极逃逸出来,并带出能量。脉冲星高速自转时发出的无线电波束会很有规律地到达地球。

脉冲星

脉冲星是有着强磁场的、旋转着的中子星,它们发出有规律的射电脉冲。最快的脉冲星发出的脉冲为642次/秒,而最慢的脉冲星周期间隔为4.308秒。多数脉冲星位于银河系,但也有很多在球状星团中被发现。

不久后,射电天文学家在蟹状星云中发现了一颗脉冲星,它能在可见光的范围内发出辐射,它的脉动特别快。这颗脉冲星以前被认为不过是一颗普通的恒星,随着观测仪器精确度的提高,有人发现它每秒钟会闪烁30次,而且光的闪烁正好和射电辐射的时间相一致。

然而,脉冲星到底是一种什么样的天体呢?它是否一会儿膨胀一会儿收缩呢?它收缩时是否发射出能量呢?一个天体如果不是一直发射能量,而是周期间歇性的,那么,在不发射能量的时候,它一定会发生某种物理现象。它也许正绕着它自己的轴或围绕着另一个天体运转,并且每绕转一周,就发射出一股能量。

早在1934年,德国著名天文学家巴德和兹维基就在一篇论文上指出,超新星现象实际上是星体的一种粉碎性爆炸,这种爆炸包括两个方面:一方面是大量的外部物质被抛射向太空,另一方面星体的中央部分坍缩,变为一颗恒星,因为它是由排列紧密的中子构成的,所以称为“中子星”。

脉冲星被发现后,中子星又引起了广泛的注意。科学家们分析认为,只有白矮星或中子星能发出如此快速的脉冲信号。这样小的天体应当会飞快地自转,否则就不会产生上述的脉冲现象。而且,在这样的天体上,表面的某些点可能会使其中的电子通过。这样,当中子星高速自转时,电子就会从这些点逃逸出来,像一个旋转喷头喷出的水那样喷射出来,从而产生射电脉冲波,或者它每旋转一周,就会朝地球的方向喷射出一些电子,同时会逐渐失去能量。

至此,人们终于明白,天文学家曾经担心永远无法探测到的中子星就是脉冲星。 gbXRZ0GOFVdriTOzO+dOhWaUbUIqwBKkJL6hseVX6WlXAnS8/fn1I7tsMdC4w8eV

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