第9部分(2 / 4)

小說:黑洞 作者:蒂帆

,檢查和改進用於測量遙遠射電源輻射的新射電望遠鏡。在用手工分析記錄器打出來的幾百米長的微米波圖紙時,她的興趣被一個精確地每隔l.刀730133秒出現一次的週期性訊號所吸引。貝爾小姐偶然發現的,正是一顆發出射電脈衝的星:脈衝星。

很快又陸續發現了其他的脈衝星。1968年在蟹狀星雲和船帆座超新星遺蹟裡也找到了脈衝星。在好幾個月裡,極大的興奮甚至擴散到了天文界以外,有人認為,按如此精確的間隔到達的空中訊號只能是來自人工源,是由一種像科幻小說裡的“小綠人”那樣的外星人瞄準我們發出的。在還沒有正式名稱時,頭一批脈衝星曾被幽默地稱作小綠人一號、二號等等。這只是天文學家開的玩笑,卻被大眾傳媒想象為與外星人接觸而興奮激昂。

與此同時,理論天體物理學家在嚴肅地思考。1968年弗蘭科·帕齊尼(FrancoPacini)和托馬斯·歌爾德(ThomasGold)提出,脈衝星是快速旋轉的中子裡,他們的基本思想如下:中子星有強磁場,在場中運動的帶電粒子(電子和質子)發出同步輻射,形成一個與中子星一起轉動的射電波束,於是隨著星體的自轉,每當射電束掃過射電望遠鏡天線時,地球上就收到一個脈衝(圖對)。這種燈塔效應的發生是因為中子顯的自轉軸和磁軸不重合,而這是天文學中常見的現象。

這個簡單而又完整的解釋立即被接受,成為專家們採用的有效模型。安託尼·休伊斯由於他的射電望遠鏡設計而獲得1974年諾貝爾獎一一而脈衝星的發現只是在喬絲琳·貝爾博士論文的一個附錄裡被提到!

一類更極端的星

為什麼脈衝星的旋轉和磁場這麼重要呢?

中子星是在質量足夠大的恆星的核心坍縮時形成的。角動量守恆定律使最初很小的旋轉速度放大到極高的值,這同冰上運動員收攏手臂來增加旋轉速度是一樣的道理。磁場線就像是凍結在恆星物質上,與星體一起轉動,當恆星坍縮時,磁場線被擠緊,磁場就增強。

事實上在許多方面,中子星就是白矮星的一種更極端化的變體。它的半徑大約只有7公里,從白矮星到中子星的尺度縮減甚至比從太陽到白矮星的縮減還要厲害,而與從紅巨星到太陽的縮減相當。中子星的平均密度每立方厘米可不是1噸,而是1億噸。太陽繞自己的軸每25天旋轉一週(它是較差轉動,轉動速度與緯度有關),而中於星是作剛體轉動,轉~周還不到1秒鐘(一般認為孤立自矮星要麼轉得很慢,要麼根本不轉)。磁場也是如此:太陽的磁場與地球的相似,約為1高斯2白矮星的磁場可達1億高斯;而對中子星來說磁場是集中在一個小了幾十億倍的表面上,因而高到1

億高斯(實驗室裡人工能得到的最高磁場是30萬高斯,是由重量超過10噸的巨型電磁鐵產生的)。正是這些極端的性質才使對中子星的探測成為可能。

中子星不可能在光譜的光學部分看到,因為它們的熱光度雖然是由被加熱到1000萬度的表面發出,卻由於表面積太小而極低。一個直徑只有30公里的物體不可能在見光年以外的距離上被看到,而恆星之間的平均距離還遠大於此。不過還是有少數脈衝星的光學輻射被探測到了,其中包括蟹狀星雲和船帆座的脈衝星。光學脈衝與射電脈衝精確同步。船帆座脈衝星是天空中已知最闇弱的星之一,比天狼星要暗200億倍。

於是,由旋轉和磁場所造成的週期性發射不僅在射電頻率上而且也在更高的頻率上被探測到了。即使在X射線和伽瑪射線頻率上所有的訊號也被星體的旋轉以同樣方式調製。

狂嘯與低語

一般認為,某些脈衝星的高能輻射是在中子星的極冠上發出的。沿磁場線落向極冠的帶電粒子以高到接近於光速的速度撞擊星體的堅硬外殼而使之劇烈升溫。中子星簡言之就是一個巨大的旋轉磁體,其作用像一臺發電機,一個每秒鐘轉一週的中子星能產生10’‘伏特的電壓。在這種條件下,電力能夠克服巨大的表面引力而使帶電粒子釋放並隨之被加速。這些粒子立即產生高能伽瑪射線,但這種輻射因被磁場抓住而難以逃離,於是轉變成電子\正電子(電子的反粒子)對。這些對又會湮滅而產生新的伽瑪射線,這些伽瑪射線稍後又產生出新的電子一正電子對,如此迴圈,直到輻射逃離這個區域。這個多重粒子產生的過程叫做級聯,能使一個由裡面釋放的粒子產生出幾千個粒子。

在脈衝星刮出的電磁旋風裡,射電輻射只能算是一點“沙沙”聲,但正是這點聲響被我

本站所有小說均來源於會員自主上傳,如侵犯你的權益請聯絡我們,我們會盡快刪除。
上一頁 報錯 目錄 下一頁
本站所有小說為轉載作品,所有章節均由網友上傳,轉載至本站只是為了宣傳本書讓更多讀者欣賞。
Copyright © 2024 https://www.kanshuwo.tw All Rights Reserved