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标题: 宇宙的灯塔 [打印本页]

作者: tian44944 时间: 2006-9-20 20:53
标题: 宇宙的灯塔
脉冲星（pulsar）

全称射电脉冲星。一种类型的天体，能发射极其规则的射电脉冲，其中几个还有短节奏的可见光激变、X射线和γ射线暴。脉冲星被公认是快速自旋的中子星。中子星是一种几乎整体均由中子组成的极端致密的恒星，其直径仅20公里，甚至更小些。当超新星激烈爆发后，其内核向内坍缩，即形成为中子星。恒星表面处的中子衰变成质子和电子，这些荷电粒子从恒星表面释放出来，即进入环绕恒星并随恒星自转的强磁场之中。这些粒子被加速到接近光速，便产生称为同步加速辐射的电磁辐射。这种辐射从脉冲星的磁极处以强射束形式被释放出去。磁极并不和自转极吻合一致，因此，脉冲星的自转致使射束旋转摆动。每当脉冲星自转一周，射束便会有规则地扫过地球，这时地面望远镜即可检测出一系列间断的脉冲。利用专门设计用以记录射电源快速起伏的射电望远镜，科学家们于1967年发现了第一个脉冲星，迄今已探测到300多个脉冲星。这类天体的很大一部分都朝向银河系的银道面集聚。虽然所有已知脉冲星均有此类特征，但它们的周期长短，即两个相继出现的脉冲之间的间隔却有很大不同。迄今已观测到的最慢的脉冲星的周期间隔为4秒，而1982年发现的最快的脉冲星的周期是0.00155秒，即1.55毫秒，比已知的任何一个脉冲星的周期都短了许多。这个毫秒脉冲星每秒自旋642圈，已经接近脉冲星自旋速度的极限。因为一个中子星只要自旋速度为此速度的4倍，就会作为其赤道带离心力造成的结果而飞散崩溃，哪怕其引力十分强大，可使其逃逸速度达到光速的一半。精确的射电脉冲星计时表明，它们的自转正在很缓慢地减速，其典型速率是每年减慢一百万分之一秒。根据一个脉冲星速度变化，可以计算出它的年龄。

在光学照片上，蟹状星云脉冲星呈现为蟹状星云中心的一个中等亮度（16星等）的星。科学家发现在可见光波段也有完全精确一致速率的光波闪烁。般帆脉冲星则要暗淡得多，平均为24星等。船帆脉冲星是星空中最强的γ射线源之一。年龄较老的射电脉冲星周期减慢的速率要比年轻的慢，脉冲周期也长。根据研究，已测定出脉冲星在历经约1000万年后随着其磁场的明显变弱，脉冲星的脉冲终将停止。在太阳附近空间探测出的脉冲星的数目表明，在银河系中活跃的脉冲星有上百万个。据推论，每10年应有一个这类天体诞生。
　箭头所指为蟹状星云中央的脉冲星
　
蟹状星云及拍摄的脉冲星脉冲发射记录　

第一个脉冲星是英国天文学家休伊什和贝尔在1967年发现的。他们在3.7米的波长上发现来自狐狸座的、具有极短周期的射电脉冲信号,脉冲周期是1.337秒。不久，又陆续在其他天区发现好几个这种快速脉冲的射电源，后来称为脉冲星。到1978年,发现的脉冲星已有300多个。脉冲星的一般符号是PSR。例如,第一个脉冲星就记为PSR1919+21。1919表示这个脉冲星的赤经是19小时19分;+21表示脉冲星的赤纬是北纬21度。
　　观测特点　①周期性地发射短促的脉冲辐射。②脉冲周期很短。周期最短的为0.03秒，最长的为4.3秒,周期通常有非常缓慢的变长现象。大约每年增长百万分之
一秒到千亿分之一秒。③脉冲辐射多呈单峰或双峰形状，有的甚至多到五个峰。每个脉冲星的个别脉冲在脉冲形状和强度上会有变化，但几百个脉冲累加得到的平均脉冲轮廓（在脉冲期间辐射能量随时间的变化曲线）是稳定的。每个脉冲星有它特有的平均脉冲轮廓。附图分别绘出脉冲星 PSR0833-45、 PSR1133+16、PSR2045-16和PSR0525+21的平均脉冲轮廓。④脉冲辐射持续时间约为周期的百分之一到十分之几。⑤脉冲辐射是高度的线偏振或椭圆偏振。偏振度和偏振矢量的方向在脉冲期间通常是变化的。⑥绝大多数脉冲星只是在射电波段发出辐射。在射电波段的频谱分布一般呈简单的幂律谱，也有呈现为二段幂律谱合成的频谱。频谱指数通常是在3～1的范围。⑦有些脉冲星的个别脉冲会出现规则的向前或向后的漂移现象，有些脉冲星有时会呈现短缺脉冲现象。⑧个别脉冲星会有周期突然变化的现象。例如，近年来PSR0833-45的脉冲周期发生过三次突然变化（见脉冲星自转突快），PSR0531+21也有类似现象。⑨已发现的脉冲星都是银河系内的天体，其距离在100秒差距到2万秒差距之间。大多分布在银道面两旁，有向银道面聚集的倾向。
脉冲星的平均脉冲轮廓
　　脉冲星和中子星　现在已普遍认为，脉冲星是有很强磁场的快速自转着的中子星。脉冲周期对应于自转周期。脉冲星辐射的能量是靠消耗它自身的自转能而来的。随着脉冲星不断地辐射能量，它的自转逐渐变慢，这就是脉冲星周期缓慢变长的原因。利用脉冲星的周期变率的观测值，可以计算脉冲星的能量损失速率。脉冲星上的能量转化过程是十分复杂的，自转能首先转变为低频的磁偶极辐射（在脉冲星诞生的早期还有引力波），然后再转化为高能粒子的能量和电磁辐射的能量，目前，关于这种能量转化的机制还不十分清楚。观测表明，电磁辐射具有高度的方向性，就像灯塔光束一样，使得脉冲星自转一周就能给出对应的脉冲图样。
　　最著名的一颗脉冲星是蟹状星云的中心星PSR0531+21（或NP0532），它的周期是0.0331秒，是目前已知脉冲星中周期最短的。它在射电、红外线、可见光、 X射
线等波段都发出脉冲辐射。它的目视等是17等，距离约 6,300光年。蟹状星云的中心星据认是中国宋代记录的超新星（1054年金牛座“客星”）爆发后的残骸，蟹状星云是超新星爆发时抛出壳层的遗迹。脉冲星的年龄与由蟹状星云大小推算出的年龄相吻合，脉冲星能量损失与蟹状星云辐射能量的自洽，都有力地证实了这一点。
　　脉冲星的发现并被证认为中子星，是天体物理学和物理学的一项重大成就。这证实了三十多年前在理论上预言的、一种新型的、由超密态物质组成的恒星的存在。因此，脉冲星的发现被誉为二十世纪六十年代天文学的四大发现(脉冲星、类星体、微波背景辐射、星际分子)之一，是1974年度诺贝尔奖金的获奖项目。

作者: tian44944 时间: 2006-9-20 20:58
本来有图解的，可是我不会发图/PZ

作者: skystar 时间: 2006-9-20 21:56
发图可以点上传新附件 [+]里的浏览按钮。

作者: 愚石 时间: 2006-9-29 21:57
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作者: tian44944 时间: 2006-9-29 23:46
谢谢，我的资料本来就很古老，因为我有N年没涉足天文的领域。

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