为什么脉冲星是宇宙的计时器?
脉冲星是20世纪60年代天文学四大发现之一。它有一个相当稳定而短暂的脉冲周期。一般来说是快速旋转的中子星或者快速上升收缩的中子星。脉冲星中的物质密度非常高。一块火柴盒大小的物质实际上重达20亿吨。因为它有这么高的物质密度,加上内部电场和磁场的强烈相互作用,所以可以快速旋转而不解体。
脉冲星是一种非常奇怪的恒星,它不断地有规律地发出无线电脉冲,并且总是有规律地发出无线电信号,就像脉冲跳动一样。不同脉冲星的脉冲周期有长有短,长的有几秒,短的只有几十分之一秒,但脉冲周期非常精确。
为什么脉冲星发出的无线电波有精确的周期?一般认为,中子星光有一种被称为“灯塔”(一些辐射集中的区域)的结构,不断发出强烈的无线电波。中子星每旋转一周,“灯塔”就对着我们一次,人们就接收到一次无线电波。
谁发现了脉冲星?1967年8月,剑桥大学教授Ish和研究生Bell在观测一个面积超过20000平方米的巨大天线阵的射电源时,意外地记录到了一个脉冲图像。这很令人费解,观察者幽默地说:“这是一个矮个子绿人发出的信号”。经过一段时间的反复观测,确定这是一颗特殊的新天体——脉冲星。
这颗脉冲星叫做CP1919(CP是剑桥大学发现的脉冲星的简称,1919是这颗恒星的坐标号),它的脉冲周期是7.337301344秒,精确到小数点后9位!换句话说,它的精度高达百分之一秒!比铯原子钟高20倍。
后来,美国、澳大利亚等国相继观测到许多脉冲星,至今已达330多颗。
虽然脉冲星被称为恒星,但实际上即使是最大的光学望远镜也看不到它,而通常只有射电望远镜才能接收到它的脉冲信号。
一般脉冲星只被发现有射电脉冲,有些脉冲星也被发现有光脉冲。中国古代1054超新星爆发的观测记录,为脉冲星的形成和演化提供了非常有价值的信息。
公元1054年7月的一个清晨,秦的天文学家看到了一个惊人的天文现象。一颗比金星还亮的天体连续23天出现在东方,白天也能看到。然后亮度逐渐减弱,60多天后完全看不见了。《宋史》记载了这颗客星的全部故事,称之为“1054天官客星”。它爆发后留下了云状的遗迹,用望远镜拍摄下来,形状像螃蟹,所以被称为蟹状星云。它仍在到处发送无线电波。
科学家认为“天文钟”是宇宙中最精确的时钟。在未来的太空探索中,脉冲星可以取代“原子钟”作为星际飞行的计时器。