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常驻编辑 科普中国 2022-08-01 脉冲   中子星   星星   银河系   磁场   引力   新知   密度   周期   信号   发现
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那我们能在中子星上面生活吗?答案是不能。正是因为中子星超高的密度,其表面具有很强的引力,会把人给碾碎。实际上,不管是人类还是其他坚硬的物体,比如钻石,都会在脉冲星表面被压碎成中子物质。fek拜客生活常识网

特性二:高速旋转的“陀螺”。中子星会像汽车发动机一样疯狂地旋转。自1967年发现脉冲星以来,脉冲星的搜寻就成为天文领域的热门。目前,科学家们已经搜索到了超过3000颗脉冲星。其中转得最快的脉冲星,旋转周期是1.37ms,即一秒钟就能够转完约730圈!这可是汽车引擎转速的约10倍,若是人以同样的速度转圈,身体早已分崩离析了。而这3000多颗脉冲星中,最慢的得23.5秒才能转完一圈。脉冲星的旋转周期中蕴含了其演化的秘密。与汽车的制动类似,脉冲星的旋转也有刹车与加速。脉冲星旋转会损失能量,这导致它的旋转速度越来越慢,这样的“刹车”,最快的能达到十亿年慢一秒,最慢的能达到一千万亿年才慢一秒。相反,如果脉冲星能得到能量的补充,就能越转越快。这样的“加速”,最快的能达到一千年快1秒,而最慢的则是一亿亿年才快1秒。最有趣的是,一些加速到毫秒量级周期的年老的脉冲星,很可能是通过吸取伴星的物质来加速。这一类脉冲星,是科学家们研究的热点。fek拜客生活常识网

脉冲星能用来做什么?fek拜客生活常识网

这些特性,让科学家们“开发”出了脉冲星的应用。实际应用最多的有两个:一是将脉冲星作为探针,用来探测银河系中星际介质的分布和密度;二是用来探测银河系的磁场分布与强度。科学家们已经在这两个方向上努力了很多年。此外,科学家们也在探索将脉冲星用于计时和引力波探测。fek拜客生活常识网

脉冲星被称为照亮银河的“手电筒”。我们知道,银河系中有数以万亿计的星星将夜空点亮如篝火,而就在这绚丽的光亮中,仍然充斥着片片黑暗。人类的眼睛已看不清藏匿在这黑暗中的角色,我们需要一个特殊的手段来使它无所遁形——用脉冲星的“星光”来照亮黑暗中的物质,那些隐匿在黑暗中的稀薄气体。我们称这些气体为星际介质。fek拜客生活常识网

星际介质中能够对脉冲星信号造成最显著影响的就数电离气体了。脉冲星朝我们发来的电磁信号会与电离气体中的自由电子相互作用,造成一部分电磁信号会延迟到达地球。可以想见的是,传播的路程越长,路径上的电离气体越多,延迟就会越厉害。科学家们通过测量延迟的程度,反推出在这个路径上的电离气体的密度。而当遍布于银河的脉冲星都测量个遍了之后,银河系中隐藏在黑暗之中的星际介质的位置和密度分布也就会被探明了。fek拜客生活常识网

脉冲星也是让我们看清银河系磁场结构的得力工具。脉冲星发出的信号携带着一种叫偏振的属性,当与磁场相遇时,这种属性便会发生改变(法拉第旋转,信号的偏振的方向会发生改变),而且磁场越强,改变的幅度越大。因此,科学家根据这种现象来确定银河系的磁场方向。fek拜客生活常识网

1997年,在测量了包括脉冲星在内的551颗射电源后,研究人员发现在银河系中心的西北方向和东南方向的磁场指向我们,而在银河系中心东北方向和西南方向的磁场背向我们。2014年,研究人员利用更多的射电源对全天的磁场进行了测量,再次证实这一发现。到了2017年,银河系磁场分布的三维图像被勾勒出来。原来,银河系中存在着平行于银河系和垂直于银河系的磁场。以北银极为正方向,银河系北边的磁场平行于银河系平面且呈逆时针方向,而南边的磁场则是顺时针方向发展。对于垂直的磁场而言,整个银河系就像一个磁铁。这块磁铁的磁场从南银极发出,最后回到北银极。这些磁场分布于广泛的银河系周围的空间,其强度约为0.3个微高斯,相比于地磁场约0.6高斯的强度,弱了2000倍。fek拜客生活常识网

实际上,人类还仍未探测到银河系磁场的全部。由于地球几乎位于银河系圆盘一边的中间,我们就很难探测到银河系远处半个盘面的星星,也就不能知道银河系这些远区磁场的具体情况了。这个困难还需要后来的科学家们想办法克服。fek拜客生活常识网

脉冲星也是永不断电的“钟表”。人类文明诞生以来,“时间”是一切人类活动的参照基准。从“日出而作、日落而息”,到古代利用滴水来计时,再到如今利用“氢钟”来计算时间,可以说,伴随着人类社会的进步发展,我们对时间精准度和稳定性的要求越来越高。目前氢钟的计时已经非常精准,但从长远来看,仍然存在着稳定性不够的问题。研究脉冲星的一个重要价值,就在于弥补这一问题。

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