| 張承民 |
|
得知這一令人難以置信的觀測分析，她的導師休伊什猜想這可能是外星人“小綠人”發(fā)出摩斯電碼，在向地球呼叫。然而， 進一步查找觀測數(shù)據(jù)表明，這個脈沖信號的頻率極其精確；接下來，貝爾和同事又發(fā)現(xiàn)不同天區(qū)的另外三個周期各異的脈沖信號源；所以這排除了外星人信號，因為不可能有三個“小綠人”在不同方向同時向地球發(fā)射不同的脈沖信號。經(jīng)過射電望遠鏡的色散測量，貝爾得出脈沖星距離地球大約是幾萬光年的結論，這意味著脈沖信號源于銀河系起源的天體。經(jīng)過一番努力，貝爾和休伊什在英國《自然》雜志上發(fā)表了脈沖星發(fā)現(xiàn)的論文，并認為脈沖星就是物理學家預言的超級致密中子星。消息很快轟動了世界科學界。這堪稱是20世紀的一個重大發(fā)現(xiàn)，為天文學和天體物理研究開辟了新的領域，而且對現(xiàn)代物理學的驗證產(chǎn)生了深遠影響，被譽為20世紀天文學的四大發(fā)現(xiàn)之一 ——另三個發(fā)現(xiàn)是：星際分子、類星體、宇宙微波背景輻射。
脈沖星的發(fā)現(xiàn)為什么那么重要？因為它是宇宙的燈塔和空間天然實驗室。50年來，天文學家已經(jīng)觀測到2700多顆各種類型的脈沖星，它們是轉動的中子星，而最快轉動的周期居然達到毫秒量級（1.4毫秒）?，F(xiàn)在已知，中子星是大質量恒星的演化產(chǎn)物——相當于十幾個太陽的恒星在其核能燃燒耗盡以后，將經(jīng)歷超新星爆發(fā)，其間星體核心部分塌縮成高度致密中子星，其質量大約一個太陽，而半徑只有約10千米。形象地說：中子星相當于太陽系的全部質量壓縮到北京市區(qū)的范圍。其密度極高，一個乒乓球大小的中子星物質相當于喜馬拉雅山的質量！其磁場也是超高，達到萬億高斯，即地磁場的萬億倍。所以，脈沖星可以作為天然的實驗室，用來檢驗極端物理環(huán)境下的物質運動規(guī)律，諸如驗證強引力場的愛因斯坦廣義相對論效應，包括引力波現(xiàn)象。中子星的高度致密物質物態(tài)還是檢驗核物理理論的極佳場所。其強磁場導致的電磁輻射現(xiàn)象也是等離子體物理的研究領域。
脈沖星為什么發(fā)射脈沖信號？研究發(fā)現(xiàn)，電磁輻射來自于其強磁場的極冠區(qū)，當中子星轉動時，磁極冠發(fā)出的電磁信號像海岸上的燈塔一樣，掃過星空。每當脈沖星輻射掃過地球，地面的射電望遠鏡就收到一個信號。而且，脈沖星的轉動是高度穩(wěn)定的，其周期變慢一秒大約需要千萬年時間，這與實驗室制備的氫原子鐘一樣穩(wěn)定，堪稱宇宙最精準的鐘或“宇宙燈塔”。基于這一性質，脈沖星可以作為導航時間信標參考。不久前我國發(fā)射的脈沖星導航試驗衛(wèi)星XPNAV-1就是應用案例。
50年來的觀測表明，脈沖星在射電、紅外、可見光、紫外、X射線和γ射線等多個電磁波頻段產(chǎn)生輻射，為此天文學家在地面和太空設置了大量的探測設備，用于監(jiān)測和研究其運動和演化性質，例如在我國貴州已經(jīng)落成的500米口徑射電望遠鏡（FAST）。
