神秘的脉冲星

神秘的脉冲星

脉冲星是在1967年被发现的一种新型天体，它被称为是20世纪60年代天文学的四大发现之一。

脉冲星

1967年，年仅24岁的女天文研究生贝尔在用射电望远镜进行观测时，发现从狐狸星座中一颗星发射出来的射电波，有一闪一闪的现象，真有点像是一座宇宙灯塔，在那里有规律地一明一暗。这种被叫做射电脉冲的现象，当时测量出来的周期是1．3372795秒，脉冲持续的时间大约是0．3秒。这种前所未知的新型天体被称为“脉冲星”。什么天体能发出周期如此精确的脉冲呢？

经过一个阶段的观测，贝尔等人乘胜追击接着又发现了几颗同类型的星星。1968年，经几位天文学家证实，脉冲星就是30年代曾预言而一直没有找到的中子星，而且是快速自转的中子星，正是它周期地发射出射电脉冲。在狐狸座中找到的这第一颗脉冲星的具体位置是：赤经19时19分，赤纬＋21°多，习惯上把它叫做PSR1919＋21，PSR是英文PULSAR的缩写。后来发现的许多脉冲星，都参照这种办法命名。

一、脉冲星的性质

脉冲星作为一颗快速自转的中子星，具有许多独一无二的性质，这些性质使我们大开眼界。归纳起来为七点内容：

（1）脉冲星显著的特点是小。它的典型直径只有10公里，也就是说，小小中子星的“腰围”只有30多公里，相当于一辆汽车以普通速度行驶1小时的距离。可是，就是这么颗小个子恒星，却有那么多的极端的物理条件，也真是够惊人的！

（2）脉冲星周期短。已观测到的最长的脉冲周期，只有4．3秒，最短的约2毫秒，即2‰秒。换句话说，脉冲星的自转都特别快，从4．3秒转一圈到1秒钟转500圈。发射脉冲的持续时间大致是其周期的1/10～1/100。最近一些年来，发现了不少毫秒级的脉冲星，是否今后会发现脉冲周期更短的或更长的脉冲星呢？现在还很难说。

（3）脉冲星密度大。密度一般用1立方厘米有多少克来表示，水的密度是每立方厘米重1克，铁是7．9克，汞是19．3克。如果我们从脉冲星上面取下1立方厘米物质，称一下，它可重1亿吨以上、甚至达到10亿吨。假定我们地球的密度也达到这种闻所未闻的惊人程度的话，那它的平均直径就不是12740公里，而是一二百米或更小。

（4）脉冲星温度高。据估计，脉冲星的表面温度就可以达到1000万度，中心还要高数百倍，譬如说达到60亿度。我们以太阳来作比较，就可以有个稍具体的概念：太阳表面温度6000摄氏度不到，越往里温度越高，中心温度约1500万度。

（5）脉冲星压力大。我们地球中心的压力大约是300多万个大气压，即我们平常所说的1标准大气压的300多万倍。脉冲星的中心压力据认为可以达到10000亿亿亿个大气压，比地心压力强30万亿亿倍，比太阳中心强3亿亿倍。

（6）脉冲星辐射强。太阳一刻不停地向四周辐射出大得惊人的能量，到达地球的只是其中的二十二亿分之一。即使如此，我们人类获益匪浅。而脉冲星的辐射能量平均为太阳的百万倍。

（7）脉冲星磁场强。在地球上，地球磁极的磁场强度最大，但也只有0．7高斯。太阳黑子的磁场更是强得不得了，约1000～4000高斯。而大多数脉冲星表面极区的磁场强度就高达10000亿高斯，甚至20万亿高斯。

脉冲星也属于银河系内的天体，距离一般是几千光年，最远的达55000光年左右。根据一些学者的估计，银河系内脉冲星的总数至少应该在20万颗以上，到20世纪80年代末，已经发现了的还不到估计数的千分之五。今后的观测、研究任务还很艰巨。脉冲星从发现至今，只有短短二三十年的时间，尽管如此，不论在推动天体演化的研究方面，还是在促进物质在极端条件下的物理过程和变化规律的研究方面，它已经为科学家们提供了非常丰富而不可多得的观测资料。同时，它也在这个新开拓的领域内，向人们提出了一连串的问题和难解的谜。

二、周期变化

脉冲星因为脉冲周期的变化而使它与众不同。周期变化与周期长度之间，很明显地存在着某种关系，也就是：脉冲星的脉冲周期越长，其变化就越小。因此，周期越长的脉冲星，它的年龄就越老。既然脉冲星的周期是一点一点地变长的，如果现在和过去都保持着现在所测得的那种变化率，那么，根据现在脉冲星的周期长短，就可以算出它的年龄。据认为，脉冲星的平均年龄可能约200万年，个别的可达1000万年。

可是，根据这种方法算出来的高龄脉冲星也着实使人震惊。例如天鹅座的PSR1952＋29脉冲星，算得的年龄是20亿年。这真使人糊涂了，能有这么高龄的脉冲星吗？问题在哪里呢？这是个谜。另一颗PSR0655＋64脉冲星，位于北天的鹿豹星座，也根据前面提到的那种关系来计算的话，得出的年龄是4900亿年。这可能吗？如何理解呢？现在一般都认为，宇宙年龄大体为200亿年，而在这之前好久好久，那颗脉冲星就已经存在了，它在哪里呢？可见我们不能随便把脉冲周期的变化率与它的年龄任意外延，不然就会出现刚才所说的“4900亿年”的笑话。但是，脉冲星周期的增长却是千真万确的事实，这意味着脉冲星的某种真正的物理变化。而关于周期及其变化之谜，看来还得经过相当一段时期的探索，才能见分晓。