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“眨眼睛”的星星:脉冲星是如何被发现的?
发布时间:2022-09-19     作者:王涛 景威聪   来源:光明日报   分享到:

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20世纪60年代,当第一颗脉冲星CP1919被发现的时候,很多人怀疑那是外星人发来的信号——因为它太过规律,每隔1.337秒都能收到它发出的信号。如今,我们已经知道,脉冲星是自转并具有准直的辐射束的中子星。因其许多不可思议的性质,有很多潜在的应用,比如用于星际旅行的导航。现在,科学家们对脉冲星的研究仍在不断深入。

晴朗夜空,我们一抬头就能看到许多明亮的星星。如果认真地盯着某一颗星星看,由于地球大气湍流的折射,它会忽明忽暗,这就是我们儿歌里唱的“一闪一闪亮晶晶”。假如我们坐飞船到太空去看星星,一般来说,星星是不会“眨眼睛”的。

但宇宙总是给我们太多惊喜,太空中还真有一类特殊的“眨眼睛”的星星——脉冲星。

脉冲星被称为20世纪60年代四大发现之一。世界上第一颗被发现的脉冲星叫作CP1919,是由天文学家贝尔和她的老师休伊什共同发现的。在此之前,谁也没有见过脉冲星的信号长什么样子,以至于起初贝尔将脉冲星信号当作了人造的干扰。之后,他们重复、多次收到了这样的信号,在扣除地球自身的运动后,发现这个怪异的信号竟然具有1.337秒的周期。于是,贝尔和休伊什将这次发现发表在国际期刊上,顿时引起了强烈反响。

当时科学家们想出了三种模型来解释它:第一是密近双星的解释,两颗恒星相互绕转,当发光的一颗被遮挡时,就看不到辐射,当没有被遮挡时,就有了辐射。第二是恒星的膨胀与收缩,这也会造成我们看到的亮度变化,如果这样的过程比较稳定,那么就呈现了我们看到的周期性变化行为。第三种就是中子星模型,这个模型描述了会自转且具有准直辐射束的一类星体,如果自转稳定且辐射束刚好能扫过我们,就好像一座海上灯塔。

那么哪一个模型更好呢?随着观测的推进,人们发现了越来越多这样的周期性信号,其中有一些甚至能达到毫秒级的周期,第一和第二种模型已经不能解释这样小的周期了,只有中子星模型才能解释。在金牛座中就有一颗这样的星星,它一秒内能“眨眼”33次,前人称之为蟹状星云脉冲星。从观测的角度来说,像这样具有稳定眨眼频率的星星,就可能是脉冲星。而对它的证认,还需要科学家做进一步的观测和分析。

更有趣的是,毕竟当初谁也没有看到过这样的脉冲信号,人们就以为可能是外星人发出的。但是在对数据进行仔细地分析后,并没有发现这样的多普勒效应,于是就否定了这个说法。当然,现在看来,由于脉冲星距离我们十分遥远,一个文明发出的信号在经过了这么远的路程后还能被探测到,这是不可思议的。


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