脉冲星作为现代天文的发现之一,其脉冲究竟是怎样产生的

  脉冲星发射电脉冲的结论引起了巨大的轰动。虽然中子星早在20世纪30年代就被提及为假设,但它还没有得到证实,人们也没有观察到中子星的存在。因为理论预测中子星的密度超出了人们的想象,当时人们普遍怀疑这个假设。下面有趣的历史小边将为您带来详细的介绍,让我们来看看!

  在脉冲星被发现之前,它的脉冲强度和频率只能像中子星那样小、密度高、质量高。这样,中子星就真的从假设变成了事实。这在上个世纪的天文学中真的是一件大事。因此,脉冲星的发现被称为20世纪60年代四大天文学的重要发现之一。

  脉冲星是20世纪60年代天文学的四大发现之一。到目前为止,我们已经发现了不少于1620颗脉冲星,我们已经知道它们是高速旋转的中子星。

  脉冲星具有短而稳定的脉冲周期的奇怪特征。所谓脉冲,就像人的脉搏一样,有一个短的无线电信号,比如贝尔发现的第一颗脉冲星,每两个脉冲间隔1.337秒,其他脉冲短到0.0014秒(PSR-J1748-2446),最长只有1.765735秒(PSR-J1841-0456)。那么,如此规则的脉冲是如何产生的呢?

  脉冲的形成是由于脉冲星的高速自转,天文学家已经探测和研究了脉冲的形成。那为什么自转能形成脉冲呢?原理就像我们乘船在海里航行时看到的灯塔。想象一下灯塔总是亮着,不断地有规律地移动,每次灯塔转动,窗户射出的灯都会射到我们的船上一次。不断旋转,在我们看来,灯塔的光一明一灭。脉冲星也是如此。每隔一周,我们就会收到它辐射的电磁波,从而形成连续的脉冲。

  脉冲现象,又称“灯塔效应”。脉冲周期实际上是脉冲星的自转周期。然而,灯塔的光只能从窗户射出。脉冲星只能从“窗户”射出吗?就这样,脉冲星是中子星,而中子星不同于其他星星。太阳表面到处发光,而中子星只有两个相对较小的区域才能辐射出来,其他地方的辐射也跑不出来。也就是说,中子星表面只有两个亮点,其他地方都很暗。

  原因是什么?事实证明,中子星本身有一个巨大的磁场。强磁场封闭辐射,使中子星辐射只能沿磁轴方向从两个磁极区域出来。这两个磁极区域是中子星的“窗口”。

  中子星的辐射从两个“窗口”出来后,在空中传播,形成两个圆锥形的辐射束。如果地球正好在辐射的方向上,我们可以接收辐射,每转一圈,它就会扫过地球一次,形成我们接收到的规则脉冲信号。灯塔模型是目前最流行的脉冲星模型。另一种磁场冲击模型尚未被广泛接受。

  脉冲星是高速旋转的中子星,但并不是所有的中子星都是脉冲星。因为当中子星的辐射束不扫地球时,我们无法接收脉冲信号,所以中子星不会表现为脉冲星。

  脉冲星的一般符号是PSR。例如,第一个脉冲星被记录为PSR1919 21.1919说明脉冲星的赤经是19小时19分; 21表示脉冲星的赤纬度为北纬21度。

  发现双脉冲星PSRJ0737-3039A/B,让人欣喜若狂。它是由两个脉冲星组成的双星系统。

  能找到双脉冲星系统,真是太幸运了。计算PSRJ0737-3039A后,科学家预测其脉冲轮廓形状会发展迅速,甚至预测2020年左右,其光束会因轴线的进动而从我们的视线中消失。然而,仔细观察结果表明,预期的脉冲轮廓形状根本没有改变,这对科学家来说是一个巨大的打击。预测的失败让我们觉得脉冲星的灯塔模型似乎有问题。

  特征

  1968年,有人提出脉冲星是一颗快速旋转的中子星。中子星磁场强,运动带电颗粒发出同步辐射,形成与中子星一起旋转的射电波束。由于中子星的自转轴和磁轴一般不重叠,每当射电波束扫过地球时,就会收到脉冲。

  在进化结束时,由于其自身的重力作用,恒星缺乏继续燃烧所需的核反应原料,内部辐射压力降低,并逐渐坍缩。质量不够大(约几倍太阳质量)的恒星坍缩后,依靠电子简化压力和重力,成为白矮星。在质量大于此的恒星中,电子被压入原子核并形成中子。此时,恒星依靠中子的简化压力和重力保持平衡,即中子星。

  典型的中子星半径只有几公里到十几公里,但质量在太阳质量的1-2倍之间,所以它的密度可以达到每立方厘米数亿吨。由于恒星在坍缩时角动守恒,坍缩成半径很小的中子星后自转速度往往很快。由于恒星磁场的磁轴通常与自转轴不平行,一些夹角甚至达到90度,而电磁波只能从磁极的位置发射,形成锥形辐射区。

  此外,持脉冲星是中子星的证据之一是,我们确实在蟹状星云中发现了一个周期约为0.033s的波瞬。

  脉冲星通过消耗自转能量来弥补辐射能量,因此自转会逐渐减慢。但这种减速非常缓慢,因此信号周期的准确性可以超过原子钟。脉冲星的年龄大小可以从脉冲星的周期中推断出来。周期越短,脉冲星就越年轻。

  脉冲星除了高速旋转外,还具有很强的磁场,电子从磁极中射出,辐射具有很强的方向性。由于脉冲星的旋转轴与其磁轴不一致,当辐射向观察者时,观察者接收到脉冲。到1999年,已经发现了1000颗脉冲星。

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