 脉冲星及引力波的发现 脉冲星是由英国剑桥大学卡文迪许实验室的休伊什领导的研究小组的研究生贝尔首先发现的，她在夜间使用射电望远镜观测时，记录到了狐狸座里有一组很强的脉冲信号起伏。它虽然时强时弱，但每隔23小时56分准时出现，因此可以确认来自太空。休伊什等人一度设想这个很有规则的脉冲信号可能是来自地外文明发出的信号，于是戏称为“小绿人”。当时发现了好几个这样极其规律的脉冲信号源。经过一年的研究，他们终于确认了这种射电源的是一种奇异的天体：高速自转的中子星。 这个结论立即引起了天文学和物理学界的轰动，因为虽然早在1930年代，随着相对论和粒子物理学的发展，天文学家巴德和茨维基就提出可能存在极其致密的中子星，它的密度可能达到每立方厘米1亿吨，但是一直没有得到观测证实，而且这样奇异的天体是否存在人们也不敢相信。直到脉冲星被发现后，经过计算，它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样，中子星才真正由假说成为事实。 脉冲星的产生是恒星演化末期的一种残骸。这类恒星坍缩之后电子被压入原子核，形成中子，这时候恒星依靠中子的简并压与引力保持平衡，这就是中子星。典型中子星的半径只有几公里到十几公里，质量却在1-2倍太阳质量之间。由于自转角动量守恒，因此坍缩后半径极小的中子星自转速度极高。带电粒子会在极强中子星磁场中运动，形成了同步辐射，产生极强的射电波束。因此脉冲星又被誉为宇宙灯塔。由于脉冲具有很强的规律性，在未来跨越星际的宇宙航行中，它将成为航天器的定位标志，成为名副其实的“灯塔”。 休伊什因为发现脉冲星和发展综合孔径技术的赖尔一起获得了1974年的诺贝尔物理学奖。就在这一年的年底，美国普林斯顿大学的拉赛尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现了射电脉冲双星PSR 1913+16，即两颗脉冲星组成的双星系统。它们之间的距离与太阳半径差不多。经过对双星系统的轨道参数以及各种相对论效应十年观测之后，他们发现双星绕转周期的变化速度与广义相对论预言的引力波辐射导致的能量损失完全一致。这是引力波存在的第一个间接定量证据，是对爱因斯坦的广义相对论的一项重要验证，因而获得了1993年的诺贝尔物理学奖。 这次获奖又极大地促进了对引力波的直接寻找，因而才有了2016年初引力波的直接发现。 从射电望远镜诞生至今，人类共发现了约2500颗脉冲星。如果FAST望远镜的工作时间全部用于观测脉冲星，它一年时间内就有望将这个数量翻倍。FAST还有可能会发现一些前所未见的脉冲星现象，比如说脉冲星和黑洞组成的奇特双星系统，这些研究对于致密星演化及其相对论效应会产生重要影响。 |
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