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人们是怎么发现脉冲星的?

关键词:???发布时间:2019-10-15 08:00:01

1968年,乔瑟琳·贝尔和安东尼·休伊什用剑桥外的射电望远镜阵列意外地发现了脉冲星。

20世纪60年代中期,观测者发现一些类星体(检测到它们的射电辐射强度有所波动)比一些较不致密射电波更为闪耀,安东尼·休伊什当时在研究一种识别这些类星体的方法。为此他设计了一台大型射电望远镜,这台望远镜作为穆拉德射电天文台的一部分,目前仍保留在剑桥以外几英里的地方。


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这台“望远镜”的样子不像我们印象中的传统射电望远镜。它由大约1000个柱子组成,这些柱子排列整齐,插进地里,超过一百多英里长的电线延伸在它们之间,形成大约2000个偶极子。随着地球自转,望远镜实时扫描着整个天空。

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乔瑟琳·贝尔也是在这个时候开始攻读博士学位,休伊什是她的导师,贝尔的任务是操作望远镜并分析所有数据。望远镜产生了大量图表数据,所有这些都必须进行手动分析。


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贝尔立即探测到了大量的地球干扰(射电天文一直存在的问题),并确定了许多闪烁源。但是,望远镜运行了一段时间后,乔瑟琳·贝尔探测到了某种东西,她称之为“浮渣”,这东西既不是干扰也不是闪烁源。它消失了一会儿又重现,贝尔在图表上看到它的踪迹呈现为一系列脉冲,间隔均匀,大约每3秒出现一次。休伊什认为它们是人造的,因为只有3秒的间隙,这样的脉冲显得太不自然了。乔瑟琳·贝尔认为这脉冲可能并不是人为干扰,而很可能源自于恒星,于是他们开展了进一步的研究。


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他们将潜在的人为干扰源逐一排除,另一拨研究人员也捕捉到了同样的信号,因此也就排除了仪器误差的可能性。即便如此,这个问题依旧扑朔迷离,他们也曾考虑过这种来自远方的脉冲信号实际上可能是遥远宇宙中的某种生命形式。

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贝尔继续她的博士研究,期间,她在仙后座A(其本身是超新星遗迹)附近发现了第二片“浮渣”,并且捕捉到了间隔约1秒的规则脉冲。至此,“浮渣”是遥远生命体这一可能性就大打折扣。贝尔翻看以前收集的图表,想要找到更多的“浮渣”,她发现了另外两片“浮渣”,以及一些其他潜在的异常现象。


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这些意外的发现让休伊什和贝尔确定了那既不是人为干扰,也(很可能)不是外星生命,而是发射自恒星的某种物质。休伊什和贝尔共同写下了他们的结论,并在《自然》杂志发表了一篇论文,引发了巨大的媒体关注(尤其是关于宇宙中其他生命形式的部分),脉冲星的发现就此公之于众。这也是二十世纪最为重大的天文发现之一。


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安东尼·休伊什因为发现脉冲星在1974年获得了诺贝尔物理学奖,同样获奖的还有马丁·赖尔(也任教于剑桥),马丁的贡献主要来自于他在射电望远镜尤其是综合孔径方面的研究。遗憾的是,乔瑟琳·贝尔没有获奖,尽管她在脉冲星的发现过程中发挥过重要作用。

相关天文知识

脉冲星(英文:Pulsar,由pulse<脉冲>和quasar<类星体>的-ar组成)是磁场超强的旋转中子星,发射出一束电磁辐射。只有当辐射束指向地球时我们才能探测到这种辐射(如同只有当灯塔的光指向观察者时,灯塔才能被看见一样),也正因为此,从地球探测到的辐射束就如同脉冲信号一般。中子星质量庞大,旋转规则,周期较短。因而,脉冲星会有十分精准的脉冲间隔,间隔时间范围从几毫秒到几秒不等。天文学家将脉冲星视为一种超高能宇宙射线源(参见离心加速机制英文页面)。

脉冲星稳定的周期使其能成为十分有用的工具。通过观察中子星双星系统中的一颗脉冲星,我们间接证实了重力辐射的存在。第一颗太阳系外行星是在脉冲星PSR B1257 + 12周围发现的。某些类型的脉冲星在计时方面的能力可与原子钟相匹敌。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Tim Edwards- physlink

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