岩石行星天文漫谈 · 第 1 轨道
脉冲星 PSR B1919+21 · 轨道半径 4.5 万 km · 1 颗卫星
脉冲星:宇宙中的灯塔
1967 年,一位研究生在射电望远镜的数据里发现了精确到毫秒的周期信号。那不是外星人,而是一种比原子钟还准的天体。
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你现在所在的这个恒星系,中央是一颗脉冲星。仔细看,它发出的两道光束正以固定的节奏扫过太空。
LGM-1
1967 年,剑桥大学的研究生乔瑟琳·贝尔在射电望远镜的记录纸上,注意到一段奇怪的“毛刺”:每隔 1.337 秒出现一次,精确得不像自然现象。
团队一度半开玩笑地把它命名为 LGM-1——“小绿人一号”(Little Green Men)。后来人们才明白,这是一颗高速自转的中子星。
一颗恒星的遗骸
质量足够大的恒星在生命末期发生超新星爆发,核心坍缩成一个直径只有二十公里左右、却比太阳还重的致密天体。一茶匙中子星物质,重量就超过十亿吨。
角动量守恒让它转得飞快:就像花样滑冰运动员收拢手臂一样,半径缩小了几万倍,自转也随之加快。
| 性质 | 典型数值 |
|---|---|
| 直径 | 约 20 km |
| 质量 | 1.4 ~ 2 倍太阳质量 |
| 自转周期 | 1.4 毫秒 ~ 数秒 |
| 表面磁场 | ~ 特斯拉 |
为什么会“脉冲”
中子星的磁轴和自转轴通常并不重合。辐射沿着磁极方向形成两道窄窄的光束,随着星体自转在太空中画圈。如果光束恰好扫过地球,我们就会收到一次“脉冲”——原理和灯塔一模一样。
比原子钟还准
一些毫秒脉冲星的自转稳定度,可以与最好的原子钟媲美。天文学家正在用一组分布在银河系各处的脉冲星组成“脉冲星计时阵列”,去捕捉纳赫兹频段的引力波。
我们用望远镜寻找外星文明,却找到了宇宙本身精心校准的时钟。
另外,人类发现的第一批系外行星,恰恰是绕着一颗脉冲星运行的——就像这个恒星系里的这几颗行星一样。