脉冲星的性质
作为一颗快速自转的中子星,脉冲星具有许多非常独特的性质,这些性质使我们大开眼界。因为,它们都是在地球实验室中永远也无法达到的,从而使我们更加深入地认识到恒星的一些本质。概括起来说,这些性质是:
(1)脉冲星无例外地都是很小的,小得出奇。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)脉冲周期都非常之短,短到简直难以想象的程度。已观测到的最长的脉冲周期,只有 4.3 秒,最短的约 2 毫秒,即千分之二秒。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 至 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)密度大得惊人。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)温度高得惊人。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)压力大得惊人。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)特别强的辐射。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 22 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)特别强的磁场。在地球上,地球磁极的磁场强度最大,但也只有 0.7高斯(高斯是磁场强度的单位)。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。
脉冲星都是我们银河系内的天体,距离一般都是几千光年,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 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,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,作出了贡献。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。
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