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探寻脉冲星的奥秘

2021-03-22喻业钊

科学24小时 2021年4期
关键词:信号

喻业钊

脉冲星,就是旋转的中子星,因不断地发出电磁脉冲信号而得名。脉冲星的周期性使它成为天文学家非常有用的工具。利用脉冲星在二元中子星系统中的观测,间接证实了引力辐射的存在。在FAST望远镜的几个科学目标中,其中一个比较重要的观测对象就是脉冲星。

脉冲双星艺术图,其中的脉冲星带有2 条辐射束,另一颗中子星则没有。要注意这样画只是为了区分脉冲星和中子星,实际上中子星也有2 条辐射束,只是它的辐射束不扫过地球。图中绿色网格表示的是四维时空。时空在2 颗星运动的过程中被扭曲,这种扭曲会以波的形式传播出去,亦即“引力波”。

特殊的中子星

1932年,物理学家詹姆斯·查德维克发现了中子。1934年,天文学家便预言了“超新星爆炸可能会产生中子星”。我们知道,原子由电子、质子和中子组成。其中,电子带一个负电荷,质子带一个正电荷,而中子不带电。如果恒星的质量足够大,其生命最终阶段会发生超新星爆炸。超新星爆炸后,可能会留下一个致密的核心。若它爆炸之后留下来的核心的质量超过大约1.4倍太阳质量(钱德拉塞卡极限)、小于大约2倍太阳质量(奥本海默极限),则核心的质子和电子会在强大的引力的作用下合并为中子,最终塌缩成一颗主要由中子组成的星星,称之为“中子星”。不过,在理论预言有中子星之后的很长一段时间里,天文学家并没有观测到这一天体。直到1967年,当时还是研究生的乔瑟琳·贝尔在处理行星际闪烁观测数据的时候,无意间发现了一个周期性很强的脉冲信号,后来这一信号被论证为来自中子星的辐射。……

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