我國的“天眼(FAST)”是目前世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,最近其公布的研究成果說通過來自宇宙深處的無線電信號發(fā)現(xiàn)了兩顆脈沖星,距離地球分別約4100光年和1.6萬光年,報道說目前天眼已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了六顆這樣的天體,并且探測到數(shù)十個優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體,那么脈沖星到底是一種什么樣的天體呢?
脈沖星是恒星中的中子星的一種,直徑通常在10到30千米之間,自轉(zhuǎn)的速度極快,它在1967年才首次被發(fā)現(xiàn),當(dāng)時一名叫貝爾的女研究生發(fā)現(xiàn)狐貍星座有一處會向我們發(fā)出一種周期性的無線電波,天文學(xué)家認(rèn)為這是一種未知的天體。因?yàn)檫@種星體不斷地發(fā)出電磁脈沖信號,于是就把它命名為脈沖星,由于它能定時準(zhǔn)確而有不間斷的發(fā)出脈沖信號,所以也是將來進(jìn)行星際導(dǎo)航的理想天體。
自從20世紀(jì)60年代以來,脈沖星就是天文學(xué)家們重點(diǎn)關(guān)注的天體之一。目前普遍認(rèn)為本是中子星的脈沖星是由恒星發(fā)生了超新星爆發(fā)后變化而來的,這種超新星爆發(fā)發(fā)生的時候,恒星的所有物質(zhì)都向內(nèi)塌縮,將內(nèi)核擠壓成了一個直徑只有十到二十公里的小個子天體,它就是中子星,它的物質(zhì)密度和溫度都非常高,一顆典型的中子星質(zhì)量介于太陽質(zhì)量的1.35到2.1倍,太陽的質(zhì)量是地球的33萬倍,所以中子星雖然個頭很小,其質(zhì)量卻能相當(dāng)于40到70萬個地球那么大,其密度在每立方厘米8000萬到20億噸之間,此密度大約是原子核的密度。
中子星中因有強(qiáng)大磁場而發(fā)出脈沖信號的就是脈沖星,由于脈沖星發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)律,而且脈沖星個頭太小,不容易通過可見光觀察,所以開始的時候科學(xué)家們以為是外星人的雷達(dá),不誤認(rèn)為是他們在向我們發(fā)無線電信號,所以第一顆被發(fā)現(xiàn)的脈沖星就曾被叫做'小綠人一號'。天文學(xué)家們通過一年多的研究才終于證實(shí),信號的來源是一種正在快速自轉(zhuǎn)的中子星,這種中子星具有強(qiáng)大的磁場,之所以能快速規(guī)律的發(fā)出脈沖信號,正是由于其磁場在星體自轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的,每當(dāng)脈沖星自轉(zhuǎn)一周,它的磁場就會在空間劃一個圓,而且可能掃過地球一次,信號就會被我們接收到一次。
脈沖星的自轉(zhuǎn)速度非常快,地球自轉(zhuǎn)一周要二十四小時,而脈沖星的自轉(zhuǎn)周期已知最小竟然小到0.0014秒,也就是說這種星球一秒鐘可以轉(zhuǎn)幾十到幾百圈。
愛因斯坦的狹義和廣義相對論是可以解釋宏觀世界和微觀世界的,但是愛因斯坦認(rèn)為一些大質(zhì)量小體積的天體(中子星和黑洞,但是當(dāng)時并沒有這樣的名稱)雖然在理論上可以形成,但是在宇宙中應(yīng)該不存在,早在上世紀(jì)30年代的時候,有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中子,接著最早提出中子星概念的是蘇聯(lián)科學(xué)家朗德,他認(rèn)為宇宙中應(yīng)該有完全由中子形成的星體,但是當(dāng)時的很多科學(xué)家都不認(rèn)同,因?yàn)?/span>它的密度實(shí)在太高了,天文學(xué)家也不相信會有這樣的天體存在,所以中子星在上世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)后在天文學(xué)界以及相關(guān)領(lǐng)域引起了巨大的轟動。
人類至今已經(jīng)找到了數(shù)千顆中子星,其中大部分都是脈沖星。比如我國北宋時期出現(xiàn)的天關(guān)客星,也就是現(xiàn)在的蟹狀星云,它就是由一顆恒星發(fā)生超新星爆發(fā)之后形成的脈沖星,它距離地球有6500光年遠(yuǎn),直徑大概是十余公里,每秒鐘可以自轉(zhuǎn)30次。在脈沖星的研究和利用方面,我國已于2016年11月發(fā)射了世界首顆脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星,用來驗(yàn)證脈沖星導(dǎo)航技術(shù)體制的可行性。