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脉冲星是个啥?看完这篇,科学小白也能懂!

 束薪叟 2016-11-12

昨天(11月10日)早上7点42分,我国在酒泉卫星发射中心,用长征十一号运载火箭,成功发射了一颗脉冲星试验卫星。




很多小伙伴跑来问蝌蚪君,脉冲星是个啥?


今天,蝌蚪君就给你们说说脉冲星以及相关的一些科学故事。


由于涉及太多理论,怕小伙伴们不好理解。蝌蚪君先来梳理一下:有一些恒星死了,会爆炸,变成超新星;超新星爆炸以后剩下的渣滓,有一部分就是中子星(也有可能是白矮星或者黑洞);如果这个中子星碰巧有磁场,那么它旋转起来就会形成脉冲星。

  

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1939年奥本海默(后来成为美国的原子弹之父)和沃尔科夫通过计算建立了第一个中子星的模型,他们的计算也只能给出一个比较粗放的结论,大致是说:如果恒星的质量是2到3倍太阳质量的话,那么,恒星最后会演化成为中子星

  

奥本海默与爱因斯坦

    

当中子星刚开始形成时,从物理上来说,一般会首先发生“超新星爆炸”


超新星是目前人类用到做宇宙学观测的最好对象,如果说宇宙是一个黑暗的大海,那么超新星就是灯塔。

  

关于超新星的爆发,我国有最权威最早期的文献记录。

  

公元1054年,宋朝历史有关于金牛座超新星爆发的记述。《宋会要》记载:'至和元年五月,晨出东方,守天关(现在的金牛座内),昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日'。


这颗超新星爆发时视亮度超过金星,在白天也能见到,所以非常让人恐惧,现在在同一位置所看到的是它900年后的样子,它的形状已经变得像一只大螃蟹,因此被称为蟹状星云。

 

《宋史》中关于超新星的记载

  

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1987年的2月23日,加拿大多伦多大学的天文学家谢尔登在智利北部的南天观测站发现了一颗距离地球约16万光年的超新星爆发,它位于距银河系最近的星系大麦哲伦云中,爆发的闪光星度是原来的几千万倍,裸眼就可以看到。


在这样近的距离发生超新星爆发,谢尔登的这个发现立即轰动了整个天文学界,全世界所有天文台都进行了观测。


这颗超新星被命名为1987A。这个超新星的爆发,发射了无穷多个中微子,在北半球的探测器上,人们探测到了这个超新星爆发产生的中微子,这是第一次探测到来自银河系外的中微子。


其中日本的小柴昌俊研究组意外地测到了这次爆发的中微子,得到了这“16万光年之外的礼物”,后来小柴昌俊得到了诺贝尔物理学奖。

                                         

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超新星爆发时光芒万丈,比一千个太阳还要明亮。爆发的结果是它或将恒星物质全部抛散,形成星际遗迹。或者抛射大部分质量,剩下的物质坍缩成白矮星、中子星或黑洞。

  

中子星就是脉冲星的基础,我们把带有磁场的能发出电磁辐射的中子星叫做脉冲星。

  

粗率地说,可以把这个脉冲星看成是一个磁铁,它的自转轴与磁轴有一个夹角,对于地球来说,这个夹角叫做地磁偏角,在北宋沈括的《梦溪笔谈》中就有记载。


每隔很短的一段时间,中子星的辐射扫向地球一次。这就好像我们乘坐轮船在海里航行,看到过的灯塔一样。


设想一座灯塔总是亮着且在不停地有规则运动,灯塔每转一圈,由它窗口射出的灯光就射到我们的船上一次。不断旋转,在我们看来,灯塔的光就连续地一明一灭。


脉冲星也是一样,当它每自转一周,我们就接收到一次它辐射的电磁波,于是就形成一断一续的脉冲,这种现象也叫做“灯塔效应”。

  

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1967年10月,剑桥大学卡文迪许实验室的安东尼·休伊什教授的研究生——24岁的乔斯琳·贝尔检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,它们的周期十分稳定,为1.337秒。


脉冲星都有像地球这样的磁偏角

  

客观地说,这位研究生贝尔发现了脉冲星,但是她的导师休伊什却得到了金光灿烂的诺贝尔奖章。

  

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