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为什么外星球的“小绿人”能发来这么稳定的电报?

为什么外星球的“小绿人”能发来这么稳定的电报?

     

作者:邵正义,柴一晟

1844年5月24日,美国发明家莫尔斯发出了历史上第一份电报。说到电报,你可知道,外星球的“小绿人”也会发电报给我们,这是怎么回事呢?

1967年,年仅24岁的研究生乔斯琳·贝尔,在剑桥大学卡文迪许实验室检测射电望远镜接收的信号时,无意中发现了一些有规律的脉冲信号,这立刻引起了她的注意。仔细的分析表明,这些脉冲信号的周期短促而稳定,仅为1.337秒。如此稳定的脉冲通常只能来自高速自转的孤立天体。但如此短暂的周期,恐怕连致密的白矮星都会在离心作用下瓦解。当时的已知天体都无法满足如此严苛的条件,以至于贝尔一度把它们戏称为外星“小绿人”发来的电报。在接下来不到半年的时间里,又陆续发现了数个这样的脉冲信号。这时人们才恍然记起,30多年前曾有人预言存在一种致密天体——中子星。中子星本身存在很强的磁场,可以把中子星的辐射封闭起来,只沿着磁轴方向从两个磁极区向外辐射。当磁轴和中子星的转轴不一致时,辐射就会像探照灯一样循环扫射。如果观测者正好处在被扫过的天区里,就会收到这种脉冲似的闪耀,所以这类天体就被称为脉冲星。脉冲星的发现使当时该射电项目的负责人、贝尔的导师安东尼·休伊什教授获得了1974年的诺贝尔物理学奖。

脉冲星常常躲藏在美丽的星云中,这些星云是它们“前世”恒星的“骸骨”或者说“灰烬”,称为超新星遗迹。大质量恒星在生命的最后阶段燃料耗尽时,会在自身的引力作用下坍缩,这种坍缩所产生的压力极大,能把电子“压入”原子核,并与质子相结合而生成中子。中子不带电荷,它们可以摆脱核的束缚而形成中子气体。中子气体也像电子气体一样存在“中子简并压”。如果星体内核质量小于3.2倍太阳质量(称为奥本海默极限),高密度的中子气体所提供的“中子简并压”将增大到能阻止引力坍缩,使内核达到一种平衡态。内核坍缩累积的巨大引力势能传递给外围物质,就会发生超新星爆发。爆发会把星体外层物质抛向四周。抛射过程中的冲击波与星际介质作用,会产生各种辐射,形成美丽的星云。著名的蟹状星云、超新星1987A、船帆座超新星遗迹、第谷超新星遗迹等都是这样形成的。而爆炸后遗留的内核就是脉冲星。

脉冲星的物质密度非常高,一块方糖大小的脉冲星物质的质量可以和地球上的一座山相比。但是一个典型的中子星的直径只有十几千米,还不到一个中等城市的大小,因此它非常暗,无法用光学望远镜直接观测到,只有当它狭窄的射电辐射束扫过地球时,我们才能观测到它。脉冲星的自转极快,最快的自转周期可以达到毫秒量级。这是因为脉冲星“前世”的巨大恒星坍缩时,就像伸开双臂的溜冰运动员突然收起双臂一样,原先缓慢的旋转速度就变得非常快。目前已经发现1600多颗脉冲星,大部分在银盘上。这些脉冲星的脉冲非常稳定,甚至比人类制造的最精准的原子钟还要精准。因此人们正在研究使用这种精准的时钟来给卫星导航。

[责任编辑:白璐]
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