快捷搜索:

发现脉冲星50周年

  封面图片:斯皮策望远镜发现的脉冲星4U0142+61,艺术效果图展示出围绕它旋转的吸积物质盘,Credit:NASA

  脉冲星是个头不大的,高速旋转的星体——同时它还是中子星!它是恒星超新星爆炸后的遗物。直径30公里的脉冲星旋转速度高达每秒几百次,伴随着发射出高能射线,如果朝向我们的方向发射,我们就可以探测到脉冲。2017年是发现脉冲星的50周年,目前我们已经发现超过2600颗脉冲星(大多是在银河系),通过它们我们可以搜寻低频引力波,并确定我们星系的结构、验证广义相对论。

  1967年中,当成千上万的人们沉浸在嬉皮士狂欢时,英国剑桥大学一名叫乔瑟琳.贝尔的博士生正在帮助建造望远镜。这个望远镜是由天线组成,天文学家将其称为“多普勒阵”,它占地2公顷,面积相当于57个网球场。直到同年7月,望远镜终于建成了,而贝尔此时正忙着操作这个系统并分析数据。工作非常艰苦,记录这些数据的纸每天长达30米,贝尔完全靠自己的眼睛逐行的观察和分析,发现了这永载史册的一点点特殊波动,和其他重大发现一样,起初并没有被人们重视。但1967年11月28日,贝尔和她的导师安东尼.休伊什发现一个更具细节的奇怪信号。他们能够从这些信号中看出这是一系列1/3秒间隔的脉冲,这个信号就是来自脉冲星!

  但这到底是什么,贝尔和休伊什并不清楚,他们用了2个月时间深入研究试图用常规的天体信号来解释。同时,贝尔又定位了三个脉冲信号源,他们在1968年2月24日的《自然》杂志刊登了这些发现。起初他们还联想到:它们来自外星的“小绿人”。但1974年诺贝尔物理学奖颁给了后续继续进行研究的休伊什和马丁.赖尔。

  1968年澳大利亚联邦科学与工业研究组织的帕克斯射电望远镜也观测到了脉冲信号,并且帕克斯望远镜和脉冲信号出现在第一版50面值的澳大利亚元上。

  之后的50年,超过半数的已知脉冲星是由帕克斯望远镜发现的。悉尼大学的莫朗格洛望远镜同样发挥着巨大作用,它们目前都是探索脉冲星的主力。伴随着我国500米口径射电望远镜(FAST)的加入,脉冲星探索将会有更多发现。目前,FAST已经发现很多新的脉冲星,并被帕克斯望远镜验证,中国和澳大利亚天文团队的协作已经展开。

  我们想要探明脉冲星到底是什么?它是如何运作的?它在宇宙中扮演着什么角色?比如我们已经发现了很多脉冲星,它们各自区别很大,我们研究旋转异常快速的、异常慢的还有质量异常大的极端个体,可以明白脉冲星的物理特性边界,理解它运作的更多机制,并且探寻超高密度个体的物质结构。这就需要我们继续搜寻更多的脉冲星!

  脉冲星常常会有伴星组成双星系统,研究它们我们更容易了解脉冲星是如何形成的。虽然我们已经有很多较为可靠的理论来描述什么是脉冲星,以及脉冲星是如何形成的,但依然有很多难解的谜题。此外,我们还会利用脉冲星,把它当作“时钟”。比如,我们会利用脉冲星的周期频率作为参照寻找它的低频引力波。我们还会利用脉冲星的射线来了解我们星系的结构,因为这些射线在通过高密度区域会发生变化。并且,脉冲星的特性决定了它是我们研究爱因斯坦广义相对论的对象。

相关阅读