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脉冲星的发现_航天员看到的太空

时间:2020-01-24 理论教育
脉冲星的发现_航天员看到的太空

脉冲星的灯塔效应

脉冲周期

脉冲星有个奇异的特性,即短而稳的脉冲周期。所谓脉冲就是像人的脉搏一样,一下一下出现短促的无线电信号,如贝尔发现的第一颗脉冲星,每两脉冲间隔时间是1.337秒,其他脉冲还有短到0.0014秒的,最长的也不过11.765735秒。

那么,这样有规则的脉冲究竟是怎样产生的呢?

灯塔效应

天文学家研究指出:脉冲的形成是由于脉冲的高速自转。原理就像我们乘坐轮船在海里航行看到过的灯塔一样。设想一座灯塔总是亮着并且在不停地有规则运动,灯塔每转一圈,由它窗口射出的灯光就射到我们的船上一次,不断旋转,在我们看来,灯塔的光就连续地一明一灭。

脉冲星每自转一周,我们就接收到一次它辐射的电磁波,于是就形成一断一续的脉冲。脉冲这种现象,也就叫灯塔效应。脉冲的周期其实就是脉冲星的自转周期。

中子星的亮斑

灯塔的光只能从窗口射出来,是不是说脉冲星也只能从某个窗口射出来呢?

正是这样,脉冲星就是中子星,而中子星与其他星体发光不一样,太阳表面到处发亮,中子星则只有两个相对着的小区域才能辐射出来,其他地方辐射是跑不出来的。即是说中子星表面只有两个亮斑,别处都是暗的。

中子星的窗口

这是什么原因呢?原来,中子星本身存在着极大的磁场,强磁场把辐射封闭起来,使中子星辐射只能沿着磁轴方向,从两个磁极区出来,这两磁极区就是中子星的窗口。(www.guayunfan.com)

中子星的辐射从两个窗口出来后在空中传播,形成两个圆锥形的辐射束。若地球刚好在这束辐射的方向上,我们就能接收到辐射,并且每转一圈,这束辐射就扫过地球一次,也就形成我们接收到的有规则的脉冲信号。

专家的讨论

几乎所有的专家都相信上述这种灯塔模型,但是也有离经叛道的不同意见被提了出来。新的观点认为脉冲星的发光不是源自它的磁极,而是来自它的周围。

同时认为,脉冲星发出脉冲光是因为它的磁场在高速翻转振荡,激变的磁场造成星体周围出现了极高的感生电场。这个感生电场的峰值出现在磁场过零点附近,并且加速带电粒子使其发出同步辐射。这就可以解释脉冲信号的产生机理。

灯塔模型是现在最为流行的脉冲星模型,然而磁场震荡模型还没有被普遍接受。

脉冲星的发现

1 967年1 0月,英国剑桥大学卡文迪许实验室的安东尼·休伊什教授的研究生、24岁的乔丝琳·贝尔检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,它们的周期十分稳定,为1.337秒。起初她以为这是外星人“小绿人”发来的信号,但在接下来不到半年的时间里,又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号。

后来人们确认这是一类新的天体,并把它命名为脉冲星。脉冲星与类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子一道,并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。安东尼·休伊什教授本人也因脉冲星的发现而荣获1974年的诺贝尔物理学奖。至今,脉冲星已被我们找到了1620颗,并且已得知它们就是高速自转着的中子星。

脉冲双星是1974年由美国马萨诸塞大学的罗素·胡尔斯和约瑟夫·泰勒使用放在波多黎各的阿雷西博射电望远镜发现的。胡尔斯当时是研究生,主持一项用该望远镜搜索脉冲星计划的日常工作。他的导师泰勒则是这一计划的总负责人。1974年,他们在那个夏天的发现和研究成果异常重要,并于1993年双双因脉冲双星研究而获诺贝尔奖。

在线小知识

2011年11月3日,美国航天局称,多国合作的费米伽马射线太空望远镜在巡天观测中,发现一颗年龄为2500万年的脉冲星,这也是人类迄今发现的最年轻的脉冲星。