江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > >

鲜闻联播|宇宙中最精确的时钟：毫秒脉冲星的发现历程( 二 )


鲜闻联播|宇宙中最精确的时钟：毫秒脉冲星的发现历程
本文插图
黑洞可能会产生引力波
极端天体 即便是最普通的脉冲星也非常不可思议 。 它们是宇宙中密度最高的天体之一 ， 它们是质量约为太阳8~20倍之间的大质量恒星爆发衰亡之后留下的遗骸 。 当这样的大型恒星耗尽它最后的燃料并逐渐走向死亡之时 ， 将会以超新星的方式发生猛烈爆发 ， 在此过程中将其外层气体壳完全剥离 。
爆发过后残留下来的就是一个密度极高的内核 ， 由于压力太过巨大 ， 这个内核物质中的电子已经被挤压而与原子核中的质子相结合形成中子 ， 这就是所谓中子星 。 中子星的密度十分惊人 ， 其相当于将1.2~2倍太阳的质量挤压进一个直径约20公里的球体内 。 仅仅大约一汤匙的中子星物质 ， 其质量就将超过1万亿公斤 ， 这几乎相当于地球上所有人类体重的总和 。
这样惊人的密度意味着在中子星的表面 ， 引力将会十分强大——比地球表面的引力场高出大约1000亿倍 。 如果你要站在一颗中子星的表面 ， 你将会立刻被压扁成薄薄的一层“物质层” ， 其厚度仅有一层原子那么厚 ， 平铺在中子星的地表上 。 当然前提还得是你不怕热 ， 因为中子星表面的温度大约是100万摄氏度左右 。 事实上 ， 中子星表面的超强重力环境不允许任何高度超过几厘米的地表凸起存在 ， 这也让中子星表面成为宇宙中最光滑的天体表面之一 。
另外还有中子星的磁场 ， 它们的磁场同样是宇宙中最为强大的 。 即便是磁场最弱的中子星 ， 其强度也比地球磁场高出大约1亿倍——这样的强度几乎可以破坏原子结构 。 在中子星的两极 ， 强大的磁场加速带电粒子 ， 如正电子和电子 ， 并以束流的方式向太空当中高速喷射出去 。 这样的喷流会在射电波段形成信号源 ， 并最终被地球上的射电望远镜所接收到 。
当然 ， 也正是这样的喷流让这种天体得到了脉冲星的名称 。 当一颗中子星高速旋转时 ， 它两端的两束喷流就像宇宙中的灯塔信号一样 ， 扫过太空 。 从地球看去 ， 它就像一盏时明时暗 ， 极具周期性的脉冲信号 ， 其中有些甚至可以慢到10秒一次 。

如果你要站在一颗中子星的表面 ， 你将会立刻被压扁成薄薄的一层“物质层” ， 其厚度仅有一层原子那么厚 ， 平铺在中子星的地表上
鲜闻联播|宇宙中最精确的时钟：毫秒脉冲星的发现历程
本文插图
美国天体物理学家约瑟夫·泰勒 。 由于与罗素·哈尔斯一起利用脉冲星双星观测证实了引力波的存在 ， 这两位物理学家被授予了1993年度的诺贝尔奖
但尽管存在自转周期比较长的脉冲星 ， 它们在一开始的自转速度都是非常快的 。 这种高速度是从其作为大质量恒星内核开始就继承下来的 。 随着恒星燃料逐渐耗尽 ， 其再也无法维持自身的稳定 ， 恒星的核心在自身巨大引力的作用下发生剧烈塌缩 。
就像滑冰运动员在收起双臂时旋转速度会加快一样 ， 随着自身直径的剧烈收缩 ， 恒星内核的旋转速度急剧加快 。 当恒星最终衰亡只剩下作为残骸存在的中子星时 ， 这颗中子星的自转速度可以超过每秒100次 。 随着时间推移 ， 缠绕的磁场逐渐丢失能量 ， 中子星的自转速度也就随之逐渐放慢下来 。
但为何库卡尼所发现的那颗中子星的自转速度会如此之快？在经过认真分析之后 ， 天文学家们意识到 ， 要想要达到这样惊人的自转速度 ， 这颗中子星必定需要得到近旁的另一颗伴星的帮助 。 随着这颗伴星逐渐耗尽其燃料 ， 它会发生膨胀 ， 就像所有其他恒星同样会经历的那样——此时它的外层大气会在引力作用下流向脉冲星 ， 并在其周围形成高速旋转的吸积盘结构 ， 就像水池里的水排出时在落水口形成的漩涡那样 。 这种旋转的吸积盘将会加速脉冲星的旋转速度 。
毫秒脉冲星的发现让脉冲星研究领域重新焕发出生机 。 自从1967年英国女科学家乔林斯·贝尔发现第一颗脉冲星以来 ， 这一领域已经变得死气沉沉 。 该领域的一项里程碑式发现出现在1974年 ， 当时罗素·哈尔斯(Russell Hulse)和约瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)发现了一对正在相互绕转并逐渐彼此接近的脉冲星 。 在这一过程中 ， 这两颗脉冲星的能量必定正在不断以引力波的形式发生散失 ， 引力波是时空中的涟漪 。


推荐阅读


上一篇：社会谈资|他是地位最高的囚犯，狱警1月工资没他1天伙食费多，还配有厨师

下一篇：传授|班上的宝藏学生：考1分小学生给0分同桌传授经验