看见了蟹状星云脉冲星
正是用了上述方法,人们找到了它。所用仪器的工作原理不变,不过是在有关天区中对每颗星逐一检查,而不是对比一整张天空图像。不是把待查星的光信号分传到几张电视屏幕上,而是按蟹状星云脉冲星的周期送入几台光子计数器中。这种测试装置的要点可见图 8-7。对上的星如果是平稳发光,装置中所有各计数器记录的光子数就大致相等。对上的星如果是以蟹状星云脉冲星的周期在发射光脉冲,那么在每一周期中只有那些恰好总在脉冲来到时接收信号的计数器才起作用,而其余的计数器则并无反应。如果按上述方式把脉冲星的光在许多倍脉冲周期的一段时间里传送到各计数器上,那么,遇到脉冲而受光的那些计数器显示的数字愈来愈大,而其余的计数器至多只是接收一点微弱的夜天光,记录的数字只会很小。这种情况称为计数装置中有一脉冲在“累加”。
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1968 年 11 月,威廉·约翰·科克(Cocke)和迈克尔·迪斯尼(Disney)两位年轻天文工作者决定向亚利桑那州图森地区斯蒂沃德天文台的 90 厘米反射望远镜申请三个观测夜。由于两人都还缺乏天文观测经验,想利用这几夜熟悉望远镜。当他们还在思考观测对象时,学术刊物“科学”在 12 月初登出了发现蟹状星云脉冲星的报道,他们就决定把分配到的观测时间用来搜索蟹状星云脉冲星的可见光辐射。正好那时在研究所里就有一台现成的计数装置可用,那是唐纳德·泰勒(Taylor)为了与此毫不相关的用途所制作的。于是他连人带电子仪器作为嫁妆加入了搜索小组的行列。这样,技术方面已经一切就绪;可是搜索计划成功的希望不大。虽然从未有人成功地证实过脉冲星为可见恒星,但科克和迪斯尼的打算是最低限度总可以学一学使用望远镜,至少还可以这样来检验泰勒的电子装置。
1 月初,这套测试设备在基特峰装就。1 月 11 日,诸事齐备,望远镜首次指向蟹状星云。对每一对象星都测到 5000 倍脉冲星周期以上,同时把光信号按射电脉冲周期传送到若干计数器上。结果,在搜索区内并没有什么星使计数器中累加起一个脉冲来。泰勒在 1 月 12 日回图森去了。于是只有科克与迪斯尼留在山上,另外还有管电子仪器的罗伯特·W·麦卡利斯特(McCallister)帮忙。 1 月 12 日,天气开始变坏,仍旧没有结果。接下来的两个观测夜,也就是分配给这一项目的最后两夜,由于恶劣天气而报销了。事情看来仍无成效。
偶然的良机往往产生深远的影响。1 月 15 日起轮到使用这架望远镜的观测者威廉·G·提夫特(Tifft)为运气不佳的新手又提供了 1 月 15、16日两夜的机会,使他们能继续试验。下面我援引迪斯尼本人的描述:
“15 日白天有云,但黄昏时云退天晴,20 点正我们开始工作。泰勒还在图森,科克和我轮流操作望远镜,麦卡利斯特管着泰勒的仪器。第一步,我们先试测没有星的天空背景。第二步,我们就把瓦尔特·巴德(Walter Baade)认作蟹状星云中心星的那颗星放入仪器光阑中。才过了 30 秒钟,计数器上就显示出一个清楚的不断增长的脉冲,并且显然在主脉冲后半个周期还出来一个较小的、相当宽而没有主脉冲那样高的次脉冲。这时候,麦卡利斯特平心静气地继续操作着仪器,科克和我却时而欣喜若狂,时而沮丧万分,不能自己。这是脉冲星呢,还是我们碰到了电子仪器的某种干扰?何况脉冲星频率又恰好是美国交流电源频率的一半。可是,测试一再重复,脉冲丰姿就一再重现,气氛更热烈了。20 点 30 分,也就是观测开始后半小时,我打电话通知泰勒。他起先抱怀疑态度,提出要改装电子仪器以消除可能存在的弊病。直到第二个夜晚亲眼看到脉冲累加,他才信服了。22 点 10 分我们打电话告诉了各自的妻子,她们一听就想马上上山来看,好不容易才劝住了她们。1 点 22 分,雾蒙蒙的夜空结束了这场观测。圆顶里三名观测者毫不怀疑,他们幸运地发现了第一颗光学脉冲星。”
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很快就有另外一批观测者来证实这项发现。图 8-8 的两幅图像是按图 8-6 所示的原理得到的。那么右边这幅图像中所缺的脉冲星也就是图 8-5 中心附近两星中的偏下一颗,它的位置用图右边缘和下边缘的记号标出。根据图 8-5 就能在展示蟹状星云全貌的图 7-6 中把脉冲星辨认出来。
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