宇宙中最奇特的星体,一秒疯狂自转1000圈,中国天眼已发现660颗

作者:小菜 更新时间:2024-08-08 点击数:
简介:1967年7月,英国新造射电望远镜正式投用,该望远镜用于星空无线电信号流量变化研究,其中一位名叫乔瑟琳·贝尔的

【菜科解读】

1967年7月,英国新造射电望远镜正式投用,该望远镜用于星空无线电信号流量变化研究,其中一位名叫乔瑟琳·贝尔的爱尔兰女博士研究生主要负责执行繁重的观测记录工作。

宇宙中最奇特的星体,一秒疯狂自转1000圈,中国天眼已发现660颗

在摸索射电闪烁信号特征时,贝尔突然发现到一个周期规律的干扰信号。

这是一个间隔1.33秒的脉冲信号,且在不断重复,听起来如同一个外星系文明所传来的无线电波一样

贝尔与导师在详细研究后,将此认定为是外星人发出的特定摩尔斯电码,并标记为小绿人。

但在不久后,贝尔又发现不同天区的其他三个周期各异的脉冲信号源,这直接排除了外星人信号的可能性,因为不可能有三种外星人在不同方向,却同时朝地球发射密码信号。

经过色散测量,贝尔得知该信号源自于距离几万光年的遥远地方,这种规律信号究竟出自何处?

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脉冲星的发现

其实这是一种名为脉冲星的星体,脉冲星的发现被称为上世纪六十年代四大发明之一,而全球第一颗被发现的脉冲星就是贝尔所记录的这颗,后来被命名为CP1919

脉冲星是仅次于黑洞的致密天体,作为高度磁化且飞速旋转的中子星,它的形成要来源于超行星爆发

高于太阳质量8倍以上的行星称之为高质量行星,在寿命抵达尽头时,它会爆发一场毁天灭地的爆炸,接着会根据内核残留质量,来形成中子星或黑洞。

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如果内核质量在太阳3倍质量之下,高质量行星会坍缩为中子星,反之则是黑洞。

而在这个过程中,如果保持了原高质量行星的角动量,且磁场被进一步增强,则会有极大概率形成脉冲星。

在脉冲星没被发现时,科学家们误以为这是外星文明所营造的干扰信号。

国际学者想要通过三种模型来解释它的信号发射,第一种是密近双星解释,即两颗行星围绕旋转,发光行星被遮挡时,辐射自然接收不到,反之则不然。

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第二种是恒星膨胀收缩中会造成信号波动的变化,这倒符合人类对其周期性变化行为的认知。

第三种则是中子星模型,这类星体会自转且具有直辐射束,如同海上灯塔一般。

随着人们的不断探索,越来越多的同类周期性信号被发现,其中甚至有一些能达到毫秒级周期,这直接颠覆了第一种和第二种模型的设想,只有第三类中子星模型才能解释该现象。

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后来脉冲星的发现让这一切诡异现象都变得合理,中子星具备高强度磁场后,周围的带电粒子会被集中在一束极窄辐射中,顺着磁轴方向形成一道长无边际的辐射束。

但磁轴与中子星旋转轴方向时而会有所差异,并不能保持完全一致,当二者出现这种情况时,摇摆辐射束随即发生了。

而地球所接受到频繁闪烁且极具周期性的电波信号,就是来自于这种摇摆辐射束,又因为这种信号与脉搏跳动极为相似,所以被称为脉冲星。

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从中我们也可以获知,电波信号的间隔时间,其实就是脉冲星的自转周期时长。

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自1967年发现首颗脉冲星以来,人类共探测到了3000多颗脉冲星,其中转速最慢的为23.5秒,而转速最快的旋转周期仅为1.37ms,一秒钟内能旋转足足730圈!

这显然超过了人类当时的物理认知,这种速率是汽车引擎转速的近十倍,人体如果以相同转速旋转,只需片刻就会分解破碎,而脉冲星可是一个直径长达20公里的星体。

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脉冲星转速基本在秒与毫秒的范围之间,其中小于10毫秒的被称为毫秒级脉冲星,这种脉冲星被认为诞生于双星系统。

什么是双星系统?就是两颗恒星中,有一颗演化为了中子星,它会源源不断的吸收伴星物质,并将这些能量转化为自身旋转动能。

通俗来讲,伴星在此时扮演着加油站的作用,目前人们认为,每秒旋转周期1500次是脉冲星的物质极限。

这就是脉冲星的特征之一——极高的自转速度,而特征之二就是超高的密度

构成万物的最小单位是原子,而关于目前中子星的主流说法是:其主体构成单位是比原子更小的物质中子。

或者说,中子星本身就是加大原子核。

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这种物质组成的星体质量密度要高达1014g/cm3!什么概念?人指甲盖宽度大约为1公分,一个手指头体积就是1立方厘米,如果手指头中填充的是中子星密度物质,那么具体重量大约为1亿吨。

尽管这只是一种理论猜测,毕竟人类目前探测手段的局限性,还未亲手真实探测到脉冲星的物质组成和状态,但通过计算机模拟和信号匹配,一定程度上是可以探测到中子星内部的物理状态的。

遗憾的是,我们无法在地球上用肉眼看到脉冲星,这是因为它们在光学波段没有辐射,只有在射电波段看起来才较强。

不过如蟹状星云脉冲星之类的特殊脉冲星除外,这类脉冲星借助大望远镜是可以探测到的。

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脉冲星的探测意义

1993年,国际无线电大会在东京召开,并提出要建设新一代更为灵敏的射电望远镜,来接收更多来自外太空的讯息。

时任中科院天文台副台长的南仁东提出:既然别人都有自己的大设备,我们也造一个吧。

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次年,南仁东便写出1.73万字的大射电望远镜国际合作建议书,并于2005年向国家提出建造500米口径射电望远镜的神情,但被中央驳回。

直到2007年,发改委才正式批复此工程的正式立项。

2016年,中国天眼FAST在贵州平塘县坐落而成,开始不断接收源于宇宙深处的电磁波。

次年10月国家天文台宣布通过FAST首次发现数十颗优质脉冲星候选体,其中两颗均通过了认证

截止2022年,我国已经通过FAST探测到了足足660多颗脉冲星。

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那么脉冲星的研究,对我们有何益处呢?天文学核心研究可归结为两暗一黑三起源两暗是指暗物质和暗能量,一黑是指黑洞,三起源则是宇宙、天体、生命的起源,而脉冲星研究则涵盖了其中三项。

高质量恒星演化晚期,最终会变为三种产物,一是白矮星,二是脉冲星为代表的中子星,三是黑洞。

黑洞无法进行直接观测,间接研究脉冲星对了解黑洞有重大意义。

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并且脉冲星作为超新星爆炸遗留物,研究脉冲星就是研究高质量恒星晚期的生命过程,换句话说就是在研究天体演化与生命形成

要知道,生命形成过程中,但凡比铁重的元素,皆由超新星爆炸产生,人是从星尘而来,而脉冲星的研究说不定就暗藏着未被发掘的重大发现。

在研究脉冲星领域上,还有两个颇有趣味的事件。

当年贝尔率先发现了脉冲信号,但其教授休伊什却独揽了诺贝尔物理学奖,完全忽视了贝尔的个人贡献。

以至于当时科研界提起此事时,都嘲笑这是诺贝尔奖上最不公平的一次颁发结果,是没有贝尔的诺贝尔奖。

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第二件事就是在贝尔发现脉冲信号之前,有另一位物理学家提前观测到了猎户座某个脉冲星,他观察到自动记录仪发生了轻微颤抖,但他却误认为是设备出现了问题,于是便漫不经心的对着仪器轻踢一脚。

仪器颤抖果真消失了,但他也因此与诺贝尔奖失之交臂,为了不让后世记住自己的愚蠢,这位物理学家选择了掩盖自己的身份。

而这就是迄今为止人类关于脉冲星的探索故事,作为宇宙中极为神奇的星体,脉冲星还有着许多未解之谜等着我们探索与发现!

参考资料:

壹线生活:脉冲星有什么特点?脉冲星有多可怕?

澎湃新闻:从这里望向太空:脉冲星发现55周年和中国探索之旅

中国军网:探索脉冲星: 中国天眼又有新发现

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土星有行星环,地球为啥没有?本来地球曾经有过,火星将来也会有

在太阳系八大行星中,木星、土星、天王星和海王星四个气态行星都有行星环,其中土星环非常显眼也非常漂亮,那么为什么水星,金星,地球和火星这四颗行星都没有行星环呢?本来行星环的形成和行星的形成及其卫星有很大关系,行星形成的时候会不断清理其轨道上的其他小星体,这些小星体会受到行星引力的影响而在行星的外围聚集,由此就有可能形成行星环,太阳系中土星、木星、天王星、海王星四个气态行星的行星环,基本就是这样形成的。

这四颗行星都属于巨行星,它们的引力比岩质行星更大,因此它们能够将星球周围的小物质吸附过来,从而形成行星环。

除了质量不同之外,行星环的形成与行星与太阳的距离也有一定关系,太阳系四个岩质行星都没有行星环,另一个真相也是它们都距离太阳较近,太阳风就比较强烈,而在太阳光的照射下,水分子也无法凝结成冰晶,更无法与尘埃凝聚成较大的小行星等,所以就很不容易形成行星环了。

不过,行星环还有另一种形成模式,就是行星的卫星围绕行星运行的时候,或者其他大个头的小行星或彗星等路过行星的时候,它们若与行星的距离达到洛希极限,那么这颗小星体就会分解成为行星的行星环,比如若月球距离地球大约1万公里的时候,就会被地球的引力撕成碎片,从而变成地球的行星环。

本来在月球形成的时候,就经历过成为地球行星环的一刻,天文学家们普遍认为月球是由于一颗质量较大的天体撞击地球之后形成的,撞击后飞溅出去的碎块曾经形成了地球的行星环,但是由于这个行星环的物质分布很不均匀,导致行星环的物质凝聚融合在一起,形成了月球。

而火星的卫星火卫一由于距离火星较近,并且仍然在一步步靠近火星,所以他将来也有可能会到达火星的洛希极限,从而成为火星的行星环也有一种可能是将来直接撞击的火星上。

星空有约|今年别错过火星和这三颗行星同框

新华社南京2月20日电(记者王珏玢、邱冰清)22日23时31分将迎来火星合金星。

届时,公众将看见两颗明亮行星近距离同框。

中国科学院紫金山天文台科普专家介绍,这是2024年适宜观赏的第一场太阳系行星相合。

什么是行星相合?紫金山天文台科普主管王科超介绍,天文学上定义的合并非两个天体真的合并在一起,而是指两个天体的地心视赤经或地心视黄经相同。

行星合行星、行星合月都指的是两个天体的地心视赤经相同。

不同于每个月会发生多场的行星合月,2024年全年共有12次太阳系行星相合,这与行星在天球上‘走’一圈的时间有关。

王科超说,今年最适合观赏的行星相合,除了2月22日的火星合金星,还有4月11日的火星合土星,以及8月15日的火星合木星。

这四颗行星都很明亮,且这三次相合两个天体间的角距离都不到1度,肉眼就能看到两颗星同框的画面。

何时适合观赏这三次行星相合呢?天文学上合是一个精准时刻,但对公众观测而言,在‘合’的前后几天都可观赏这一天象。

王科超说,三次相合时,两颗行星都位于太阳的西边,观赏时间都在日出之前。

具体到火星合金星,适宜观赏的时间约为日出前一小时,火星合土星的适宜观赏时间约为日出前一个半小时,火星合木星则是在午夜后到日出前都适宜观赏。

肉眼观测这三次相合,两颗行星相距这么近,如何分辨?王科超建议,一是从亮度上看,相合时,金星、木星都明显比火星要亮,土星比火星稍亮些。

二是从方位上分辨,肉眼看去,相合时,火星在天空上位于金星的下方,位于土星、木星的上方。

我们肉眼看到的两颗行星同框,是由于两颗行星及地球在运行过程中,排列成近似一条直线而出现的视觉现象,两颗行星实际上相距甚远,以火星与土星为例,二者间距离约为12亿千米。

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Tag: 宇宙大神秘谜案
               

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