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变化的恒星:脉冲星

来源:网络整理 编辑:佚名 时间:2018-11-30 13:39

脉冲星就是高速旋转的中子星,地球自转一周是24小时,而脉冲星自转一周只需0.001 337秒。可见它转得有多快!唯有如此,它才能发出被人类接收到的射电脉冲,从而被人类发现。如果人类没有发明射电望远镜,这类星不是就“ 藏在深闺人未识”了吗?人们过去认为恒星是永远不变的。大多数恒星的变化过程是如此得漫长,人们也根本觉察不到。然而,并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现,有些恒星也很“调皮”,受化多端。于是,就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字,叫“变星”。


脉冲星,就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时,还是一名女研究生的贝尔,发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析,科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号,所以人们就把它命名为脉冲星。

脉冲星发射的射电脉冲

脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始人们对此很困感,甚至曾想到这可能是外星人在问我们发电报联系。据说,第一颗脉冲星就曾被叫作“小绿人一号”

经过几位天文学家一年的努力,终于证实,脉冲星就是正在快速自转的中子星。正是由于它的快速自转向发出射电脉冲。


正如地球有磁场样, 恒星同样科也有磁场,也正如地球在自转一样,恒星也都在自转着:还跟地球一样,恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样,每当恒星自转一周,它的磁场就会在空间画一个圆,而且可能扫过地球一次。

那么岂不是所有恒星都能发脉冲了?其实不然,要发出像脉冲星那样的射电信号,需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星,它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。

另一方面,当恒星体积越大、质量越大,它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周 要24小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.0014秒!要达到这个速度,连白矮星都不行。这同样说明,只有高速旋转的中子星,才可能扮演脉冲星的角色。

这个结论引起了巨大的轰动。因为虽然早在20世纪30年代,中子星就作为假说而被提了出来,但是一直没有得到证实,人们也不曾观测到中子星的存在。因为理论预言的中子星密度大得超出了人们的想象,所以在当时人们还普遍对这个假说抱怀疑的态度。

直到脉冲星被发现后,经过计算,它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样,中子星才真正由假说成为事实。这真是20世纪天文学上的一件大事。因此,脉冲星的发现,被称为20世纪60年代的四大天文学重要发现之一. 。

至今,脉冲星已被我们找到了1 620多颗,并且已知道它们就是高速自转着的中子星。


有规则的脉冲究竟是怎样产生的呢?

天文学家已经探测、研究得出结论,脉冲的形成是由于脉冲的高速自转。那为什么自转能形成脉冲呢?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。脉冲星也是一样,它每自转一周,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。

然而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(如太阳)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有辐射出来,其他地方辐射是跑不出来的。也就是说,中子星表面只有两个亮斑,别处都是暗的。这是什么原因呢?原来,中子星本身存在着极大的磁场,强磁场把辐射封闭被起来,使中子星辐射只能沿着磁轴方向,从两个磁极区出来,这两个磁极区就是中子星的“窗口”。

出中子星的辐射从两个“窗口来后,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,且每转-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。

灯塔模型是现在最为流行的脉冲星模型。另一种磁场震荡模型还没有被普遍接受。

脉冲星是高速自转的中子星,但并不是所有的中子星都是脉冲星,因为当中子星的辐射束不扫过地球时,我们就接收不到脉冲信号,此时中子星就不表现为脉冲星了。

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