致密天体:白矮星、中子星与黑洞

脉冲星

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想象一座灯塔,它的光束扫过黑暗的海面,于是每当光束转过,船上的人就看见一道闪光。现在把灯塔缩到一座城市那么大,让它每秒自转几十圈,再把它放到几千光年之外。这就是脉冲星:一颗快速自转的中子星,从它的磁极射出辐射,而当光束扫过地球,我们便收到一记节拍器般的射电「滴答」——规律得惊人,有时一秒就有几百次。

脉冲星并不是真的在一开一关地脉动;它是一座稳定的灯标,看上去会闪烁,只是因为它在自转、而它的光束每转一圈只短暂地指向我们一次。中子星从形成它的那场塌缩中继承了巨大的自转和极强的磁场,沿磁力线狂奔的带电粒子从两极射出高度聚焦的光束。由于磁轴相对自转轴是倾斜的(正如地球的磁极偏离地理极),这些光束便像一座宇宙灯塔般旋转扫过。它的脉冲精确到有些堪与原子钟一较高下。

它的发现故事很有名:一九六七年,年轻的研究生乔斯林·贝尔·伯奈尔发现了一个规律得出奇的信号,她的团队半开玩笑地把它标作「LGM-1」,意为「小绿人」,琢磨它会不会是外星人。那是第一颗脉冲星。如今已知的脉冲星有数千颗,它们充当精密工具——为恒星缓慢的死亡计时、检验爱因斯坦的引力、搜寻行星,甚至被提议用作未来飞船跨越星系的「GPS」灯标。

蟹状星云脉冲星诞生于中国天文学家于公元一〇五四年所见的那场超新星,每秒自转约三十圈。它每转一圈我们就接到一道闪光,而年复一年,这些闪光来得越来越略微变慢——这颗中子星正逐渐损失自转能量,而那能量正是它周围那片发光星云的动力来源。

蟹状星云脉冲星:一颗城市大小、每秒自转三十圈的中子星。

每一颗脉冲星都是中子星,但并非每一颗中子星都是被我们看见的脉冲星——我们只能探测到那些光束恰好扫过地球的。许多中子星只是朝向不对而已。

又称
pulsating radio sourcerotating neutron star脉冲星波霎