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与发现脉冲星有关的故事

发布日期:2004年10月13日字体: 【大】【中】【小】

    脉冲星被认为是“死亡之星”,是恒星在超新星阶段爆发后的产物。超新星爆发之后,就只剩下了一个“核”,仅有几十公里大小,它的旋转速度很快,有的甚至可以达到每秒600圈。在旋转过程中,它的磁场会使它形成强烈的电波向外界辐射,脉冲星就像是宇宙中的灯塔,源源不断地向外界发射电磁波,这种电磁波是间歇性的,而且有着很强的规律性。正是由于其强烈的规律性,脉冲星被认为是宇宙中最精确的时钟。

  脉冲星的存在是过去人们没有预料到的,它的性质如此奇特,以至于人们在对它的认识过程中产生了很多故事。

  发现脉冲星

  脉冲星刚发现的时候,人们以外那是外星人向我们发射的电磁波,他们在寻求宇宙中的知音。

  1967年,英国剑桥新建造了射电望远镜,这是一种新型的望远镜,它的作用是观测射电辐射受行星际物质的影响。整个装置不能移动,只能依靠各天区的周日运动进入望远镜的视场而进行逐条扫描。1967年7月,这台仪器正式投入使用,接受波长为3.7米。用望远镜观测并担任繁重记录处理的是休伊什的女博士研究生乔斯琳·贝尔。在观测的过程中,细心的贝尔小姐发现了一系列的奇怪的脉冲,这些脉冲的时间间距精确的相等。贝尔小姐立刻把这个消息报告给她的导师休伊什,休伊什认为这是受到了地球上某种电波的影响。但是,第二天,也是同一时间,也是同一个天区,那个神秘的脉冲信号再次出现。这一次可以证明,这个奇怪的信号不是来自于地球,它确实是来自于天外。

  这是不是外星人向我们发出的文明信号呢,新闻媒体对这个问题投入了极大的热情,不久,贝尔又发现了天空中的另外几个这样的天区,最后终于证明,这是一种新型的还不被人们认识的天体——脉冲星。1974年,这项新发现获得了诺贝尔物理奖,奖项颁给了休伊什,以奖励他所领导的研究小组发现了脉冲星。令人遗憾的是,脉冲星的直接发现者,乔斯琳.贝尔小姐不在获奖人员之列。事实上,在脉冲星的发现中,起关键作用的应该是贝尔小姐的严谨的科学态度和极度细心的观测。

  最愚蠢的一脚

  就在贝尔小姐发现射电脉冲之前,有位物理学家也把他的射电望远镜对准了太空,他观测的位置是猎户座的一个脉冲星,他发现自动记录仪在发生着颤抖,这种颤抖是有一定规律可循的,但是他并没有留意这种情况,他以为自己的设备出了什么毛病,于是,他对着仪器轻轻地踢了一脚,仪器的颤抖消失了,他就是这样与发现脉冲星的桂冠擦肩而过,与他一起擦肩而过的,还有一笔诺贝尔奖金。

  这最愚蠢的一脚,使他终身难忘,后悔不已。他向贝尔小姐讲述了自己的故事。但他却不愿意透露自己的身份。所以直到今天,也没有人知道这位射电天文学家是谁。

  脉冲星的摇摆舞

  虽然脉冲星不是外星人发射的信号,但是人们依然对外星人极感兴趣,人们认为,如果有外星人的话,他们应该在一颗行星上,于是,寻找太阳系以外的行星的工作就从来没有停止过,许多人在这条道路上艰难的向前摸索着,他们被称为猎星人。第一个发现太阳系以外行星的不是这些猎星人,而是一位研究脉冲星的科学家。

  安德鲁·林恩是全球发现脉冲星最多的人。林恩发现了一类奇怪的脉冲星,其脉冲总是会早到或晚到地球几毫秒,这种情况每半年就出现一次,仿佛是脉冲星一会儿朝着我们而来,一会儿又离开我们而去,脉冲星好像是在跳摇摆舞。他把自己的这一发现发表在了著名的科学杂志《自然》上面,结果立即震惊了学术界。真是令人难以置信,林恩在偶然间发现了脉冲星被行星引力牵引在跳摇摆舞,这种摇摆的证据表明,在这颗脉冲星的周围,有行星围绕着它运行。这个发现让那些猎星人极感兴趣。

  他就在安德鲁·林恩即将在美国天文学年会上发言前夕,为了充分准备他的研究资料,他开始重新检查并修正有关数据,但是这个时候,他却突然发现自己犯了一个错误:他所发现的“摇摆”,其实只是地球自身在环绕太阳运行过程中所产生的“摇摆”。由于电脑出错,先前未能考虑到这一因素,所以才出现了脉冲星“摇摆”的错误结论。林恩一下子呆了,他开始为自己的愚蠢后悔不已,最后,他终于作出了痛苦的选择,必须公开承认这一重大失误。

  在美国天文学年会上。面对500位正期待着与他分享成功喜悦的同行们,林恩认错了,他说:“很不幸,这是一个错误!”但是,让他没有料到的是,500位听众竟然全体起立,为林恩的诚实热烈鼓掌。

  脉冲星的行星

  也就是在这一天,也就是在这次会议上,还有另一个人,也准备了相似的发言,他也是一位脉冲星观测者,他的名字叫做亚历克斯·沃尔兹坎。

  但与林恩不同的是,他的证据确确实实地表明,有一颗脉冲星不仅只被一颗行星所环绕,而是具有一整套行星系统!发言之前,沃尔兹坎有些忐忑不安,因为林恩的认错无疑更强化了一种根深蒂固的观念;“脉冲星不可能有行星环绕”。不过这一次,事实证明沃尔兹坎是对的,他不仅发现了脉冲星的“摇摆”,而且计算出有3颗行星在围绕这颗脉冲星运行,并且这些行星每200天就相会一次,每一次其中两颗较大的行星都会相互影响对方,这样就使它们的轨道发生一些微妙的改变。正是这些改变,使他发现了这颗脉冲星拥有行星的秘密。

  脉冲星的行星就是这样被发现了,而且它还是一个完整的行星系统,但是这个时候,那些猎星人连一个太阳系以外的行星也没有找到,这样的发现让猎星人感到十分困惑,因为脉冲星具有行星,这是天文学家过去没有想到的。脉冲星是爆发过的中子星,他怎么可能会有行星呢?

  第一个日外行星系统就是这样被发现了,由于它不符合现代的天文学理论,这个发现总是让人感到有些意外。

  双脉冲星

  脉冲星拥有行星的发现虽然看起来显得意外,在这方面还有更加意外的发现,那就是双脉冲星。

  赫尔斯是个研究生,他被当作泰勒的助手派往波多黎各的阿雷西博,用大射电望远镜观测脉冲星,那是当时最好的射电望远镜,也许正是使用了这个望远镜的原因,他发现了一种奇怪的电波,这个时候距离第一颗脉冲星的发现仅仅过了七年,人们对脉冲星的了解还很肤浅,当时赫尔斯还不能立刻确信他所看到的周期变化就是事实,经过反复观测后,他才确定该系统是双体。他把这个消息电告泰勒,泰勒立刻赶往阿雷西博,他们进一步研究后认为这是一个双脉冲星,并且一起确定了双星的周期和两颗天体之间的距离。

  于是,第一颗双脉冲星就是这样被发现了,这个发现在1993年被授予诺贝尔奖,这样有关脉冲星的发现就有了两项诺贝尔奖。

  中学生发现脉冲星

  从事天文研究的都是专业天文学家,他们有丰富的研究经验,也有专业的研究设备,所以他们可以取得骄人的成绩。但是,在脉冲星的发现历史上,却有着一个特别的例子,这个例子就是三名中学生发现了一颗脉冲星。

  在美国北卡罗来纳州,有三名中学生,他们都是天文发烧友,经常在一起探讨天文问题,钱德拉塞卡空间望远镜发回的资料引起了他们的兴趣,他们发现在IC443的超新星遗迹有些特别,似乎有一个点状的X射线源存在,这表明那里很可能会有一颗脉冲星。他们把这个消息报告给了专业天文学家。结果,这个发现获得了专家的认可,麻省理工学院脉冲星专家布赖恩博士对这些中学生的成果评价说:“这是一个实实在在的科学发现。有关人员都应该对此成就感到骄傲。”

  于是,这三个中学生获得了西门子-西屋科学和技术竞赛大奖。

  通常情况下,超新星爆发后,会在原来的遗址上留下来一颗恒星的残骸,这样的残骸很可能就是脉冲星,但是,科学家没有注意到这个问题,却让三名中学生发现了。

  脉冲星实在是一种奇异的天体,人们对它的各种特性还没有完全了解,很多发现都是事先没有预料到的。随着人们对它的了解越来越多,这方面的理论建设也就会越来越完善,故事也许不会再发生。(必威登录平台网特约撰稿人/戴铭珏)








本文编辑:闫秋

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