第9部分(3 / 4)

小說:黑洞 作者:蒂帆

們的儀器收到了。脈衝星理論家正在構造脈衝星大氣(又稱為磁球,由於磁場的根本重要性)的模型,試圖解釋脈衝星輻射的所有細節。這就像由聽聲音來推斷工廠裡~架隱藏著的機器的運轉狀況。

脈衝星的熄滅

如同恆星的命運是由其質量控制一樣,脈衝星的命運(這裡是指其旋轉週期的演化)是由初始磁場決定的。很容易推測出,脈衝星的旋轉會隨著其能量的損耗而一點點地減慢。由於能量的釋放是由磁場造成的,對脈衝星減慢速率的測量就能用來計算中子星的磁場。

由於這個緣故,年輕中子星的旋轉就比年老的要快得多。誕生於1054年的蟹狀星雲脈衝星當然還很年輕,它每秒鐘轉33次,而年老脈衝星的週期就可能是幾秒鐘。但是,脈衝星的週期不可能短於1毫秒,如果週期太短,脈衝星的固體外殼就會因承受不了離心力而破碎。

脈衝星的減慢速率是每秒10-“到10-”秒。這個極低的值仍然可以在一段幾年長的時間裡測量出來。旋轉變得過慢,脈衝式的輻射也就消失了,脈衝星的壽命決不超過幾百萬年。

超新星與脈衝星

已經幾次提到蟹狀星雲和船機座星雲的脈衝星,它們是與著名超新星的遺蹟相聯絡的。但是,在其他很有名的超新星遺蹟裡就沒有找到脈衝星,像仙后座八天鵝座環、第谷超新星(1572)和開普勒超新星(1604)都是如此。脈衝星與超新星遺蹟之間的聯絡是出乎意外的:在截至1991年已知的450顆脈衝星和20o個超新星遺蹟中,只有三對結成了伴侶。

有好幾種情況可以導致這個意外的結果。最簡單的解釋是超新星並不留下一個中於星,而是留下某種不同型別的殘跡(完全粉碎,或是黑洞),或者是中子星雖在爆發中形成,但又被爆發推到了別處。事實上,母體星的引力坍縮可能並不是嚴格球對稱的,由於旋轉軸一般不與磁軸重合,物質的噴射是不對稱的,在星體一側以1萬公里/秒的速度噴射出佔總質量10%以上的物質,將給予脈衝星在相反方向上一個每秒數百公里的速度。這種現象就像槍射擊時的反衝,是運用動量守恆定律的結果。反衝作用可以使超新星與剛形成的中子星分開,迫使天文學家到別的地方去尋找他們的脈衝星。

也可能許多脈衝星像其他恆星一樣,原來是在雙星系統中。如果伴星的質量足夠大並且也發生了超新星爆發,爆發的威力可能足以使雙星系統被撕開,並給予脈衝星(中子星)以如實際觀測值那麼大的速度(lk60公里/秒)。

對於幾乎所有超新星遺蹟中都未見脈衝星這一現象的另一種可能解釋是,中子星是存在的,但脈衝輻射現象要麼不夠強,要麼不能從地球上觀測到。脈衝星輻射的基本特徵是各向異性,脈衝星像一座燈塔,輻射是集中在一個與旋轉軸有一定傾角的狹窄推裡。如果發射錐的取向不適當,光束就永遠不會掃過地球,因此,許多中子星雖然實際上是脈衝星,但不能被地球上的天文學家作為脈衝星觀測到。

脈衝星一般都比超新星遺蹟要老。脈衝射電輻射時期只是中子星壽命很有限的一段,但比超新星遺蹟的壽命要長得多。由旋轉減慢速率估計的脈衝星平均壽命約是300萬年(但最老的在10億年以上),在這個時間裡也發出射電輻射的超新星星雲已完全消散,於是,觀測到的脈衝星就比超新星遺蹟要多得多,銀河系裡脈衝星的總數可能高達數萬。

空中旋轉冠軍

1982年發現了一顆每秒自轉660次(即週期為1.5毫秒)的超快脈衝星。它的減慢速率是如此微小(每秒10‘9秒,即自轉週期在100年裡增大10rp秒),至比地球上用作“標準”時間的最好的鑽原子鐘還要精確。

這顆星被記為%R1937+21(數字是其赤道座標,即赤經為19時37分,赤緯為十21“),它提出了一個特別有趣的理論問題。如果它的磁製動是這麼弱,磁場強度就必定比蟹狀星雲和船帆座星雲脈衝星的磁場要小1萬倍。但按照通常的關於脈衝星形成的觀點,磁場很弱意味著年齡很大,而這又與其極高的旋轉速度完全不符,怎樣調解這個矛盾呢?

一個非常有吸引力的理論模型是,脈衝星是雙星系統的一員,其旋轉被來自伴星的氣流加速。這個主意被最近發現的另外兩個超快脈衝星所證實,一個的週期是5.5毫秒,另一個是6毫秒,它們都有明顯的伴星。但是沒有找到PSR1937-ZI的伴星,當然也有可能那伴星原是顆捱得很近的白矮星。這樣一個系統的引力輻射將使

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