什么是脉冲星,它为什么会脉冲?
什么是脉冲星?
脉冲星是一种高速旋转的中子星。那么,中子星又是什么呢?中子星体积很小,而密度极高,它是巨大恒星爆炸后的遗迹。它的密度高到什么程度呢?要是你能把它表面舀一小茶匙下来,这一小块能有喜马拉雅山那么重。直径大约15英里(24公里)的中子星所含有的物质都比我们的太阳还多。那么为什么一部分中子星会脉冲呢?
脉冲星是如何诞生的
想要了解脉冲星是如何诞生的,首先得知道中子星是如何诞生的。如果有一颗巨大的恒星,它的内核是我们太阳的1到3倍大,那么这颗恒星在超新星爆炸之后,结果就会变成一颗中子星。恒星的大部分物质都向外膨胀散逸,而其核心则向内坍缩。它的质子和电子熔合成中子。当恒星体积缩小而质量维持不变时,就开始快速旋转。如同滑冰者收紧双臂就会旋转加速一样,恒星也遵循角动量守恒定律。
飞速旋转的中子星具有极强的磁场。其南北两极都释放出高能射线。当中子星的旋转导致这些射线朝向并掠过地球时,我们就捕捉到了脉冲。天文学家因此将这些家伙命名为脉冲星。所有脉冲星都是中子星,但并非所有中子星都是脉冲星。不过,只要中子星在旋转时发出足以被地球探测到的射线,大多数都被观测为脉冲星。
首次发现和“小绿人”
约瑟琳·贝尔(Jocelyn Bell)于1967年8月6日首次发现脉冲星。起初,一些人认为脉冲可能是外星人发出的信号。而在当年12月21日,贝尔女士发现了第二颗脉冲星。不过她和她的导师安东尼·休伊什还是调皮地给第一个信号LGM-1起了个昵称为“小绿人”。
最著名的脉冲星
最著名的脉冲星,恐怕要数蟹状星云里的那一颗了。蟹状星云是超新星爆炸后的遗迹。公元1054年,中国、日本、韩国以及阿拉伯的天文学者都对天空中的这颗新星进行了记载。
又过了近700年,地球上才有人看到这片新星爆炸后如尘如雾般的遗迹。而位于蟹状星云中心附近的这颗脉冲星每秒旋转30次左右。
红外波长下拍摄的闪烁的蟹状星云脉冲星。这个动图是将1秒转30次的频率调慢很多所得到的。图像来自于剑桥大学幸运摄影团队/维基共享资源
2016年哈勃空间望远镜拍摄的蟹状星云中心。有一颗快速旋转的中子星位于该中心地带,称为脉冲星。位于照片中心附近有两颗星,右边那颗即是脉冲星。照片中的蓝色光是电子在中子星强大的磁场中,以近乎光速运动释放出的辐射。科学家认为,图中从脉冲星扩散开的一束束圆形光线,是由中子星发出的高速风暴叠加而成的高能粒子冲击波导致。图片来源:美国国家航空航天局/ 欧洲航天局/ J.赫斯特/ M.韦斯科普夫.
划重点:脉冲星是一种高速旋转并强释放高能射线的中子星,每当它的极点对准地球时,就能观测到如脉搏一样的光线闪烁。
相关知识
约瑟琳·贝尔·伯奈尔女爵士,大英帝国勋章获得者、皇家科学学会院士、爱丁堡皇家学会院士、英国皇家天文学会会员、英国物理学会会员。伯奈尔女爵是一位来自北爱尔兰的天体物理学家,她于1967年攻读研究生时首次发现射电脉冲。该发现最终于1974年获得诺贝尔物理学奖,然而她本人并未被授予该奖项。
狐狸座是北方天空一个微弱星座。它的名字来自于拉丁文,意为“小狐狸”,不过人们通常都称其为“狐狸座”。它于17世纪被命名,位于夏季大三角(the Summer Triangle)的中心。
蟹状星云是位于金牛座的一片脉冲风星云,属于超新星遗迹,它的通用名由第三代罗斯伯爵威廉姆·帕森斯命名。他于1842通过一架36英寸望远镜观测到的该星云看起来像一只螃蟹。蟹状星云于1731年由英国天文学家约翰·贝维斯首次发现,与1054年中国天文学家观测并记录到的一颗明亮超新星在时间逻辑上一致。蟹状星云是第一个被认定与历史上的超新星爆炸相关的天体。
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