脉冲星_自然百科-飞外

脉冲星

[拼音]:maichongxing

[外文]:pulsar

具有短周期脉冲辐射的新型恒星。第一个脉冲星是英国天文学家休伊什和贝尔在1967年发现的。他们在3.7米的波长上发现来自狐狸座的、具有极短周期的射电脉冲信号,脉冲周期是1.337秒。不久,又陆续在其他天区发现好几个这种快速脉冲的射电源,后来称为脉冲星。到1978年,发现的脉冲星已有300多个。脉冲星的一般符号是PSR。(话后面加jpg是什么梗?jpg是图片格式,jpg后缀一般在形容词后面,文字+jpg的描述形式是用文字给出一种画面感,更显生动。)例如,第一个脉冲星就记为PSR1919+21。1919表示这个脉冲星的赤经是19小时19分;+21表示脉冲星的赤纬是北纬21度。

(1)周期性地发射短促的脉冲辐射。

(2)脉冲周期很短。周期最短的为0.03秒,最长的为4.3秒,周期通常有非常缓慢的变长现象。大约每年增长百万分之一秒到千亿分之一秒。

(3)脉冲辐射多呈单峰或双峰形状,有的甚至多到五个峰。每个脉冲星的个别脉冲在脉冲形状和强度上会有变化,但几百个脉冲累加得到的平均脉冲轮廓(在脉冲期间辐射能量随时间的变化曲线)是稳定的。每个脉冲星有它特有的平均脉冲轮廓。附图分别绘出脉冲星 PSR0833-45、 PSR1133+16、PSR2045-16和PSR0525+21的平均脉冲轮廓。

(4)脉冲辐射持续时间约为周期的百分之一到十分之几。

(5)脉冲辐射是高度的线偏振或椭圆偏振。偏振度和偏振矢量的方向在脉冲期间通常是变化的。

(6)绝大多数脉冲星只是在射电波段发出辐射。在射电波段的频谱分布一般呈简单的幂律谱,也有呈现为二段幂律谱合成的频谱。频谱指数通常是在3~1的范围。

(7)有些脉冲星的个别脉冲会出现规则的向前或向后的漂移现象,有些脉冲星有时会呈现短缺脉冲现象。

(8)个别脉冲星会有周期突然变化的现象。例如,近年来PSR0833-45的脉冲周期发生过三次突然变化(见脉冲星自转突快),PSR0531+21也有类似现象。

(9)已发现的脉冲星都是银河系内的天体,其距离在100秒差距到2万秒差距之间。大多分布在银道面两旁,有向银道面聚集的倾向。

脉冲星和中子星

现在已普遍认为,脉冲星是有很强磁场的快速自转着的中子星。它的表面磁场约为 1012~1014高斯。脉冲周期对应于自转周期。脉冲星辐射的能量是靠消耗它自身的自转能而来的。随着脉冲星不断地辐射能量,它的自转逐渐变慢,这就是脉冲星周期缓慢变长的原因。利用脉冲星的周期变率的观测值,可以计算脉冲星的能量损失速率。例如对于蟹状星云的中心星,可求得能量损失速率为7×1038尔格/秒,这与整个蟹状星云辐射的能量相符合。脉冲星上的能量转化过程是十分复杂的,自转能首先转变为低频的磁偶极辐射(在脉冲星诞生的早期还有引力波),然后再转化为高能粒子的能量和电磁辐射的能量,目前,关于这种能量转化的机制还不十分清楚。观测表明,电磁辐射具有高度的方向性,就像灯塔光束一样,使得脉冲星自转一周就能给出对应的脉冲图样。

最著名的一颗脉冲星是蟹状星云的中心星PSR0531+21(或NP0532),它的周期是0.0331秒,是目前已知脉冲星中周期最短的。它在射电、红外线、可见光、 X射线和γ 射线等波段都发出脉冲辐射。它的目视等是17等,距离约 6,300光年。蟹状星云的中心星据认是中国宋代记录的超新星(1054年金牛座“客星”)爆发后的残骸,蟹状星云是超新星爆发时抛出壳层的遗迹。脉冲星的年龄与由蟹状星云大小推算出的年龄相吻合,脉冲星能量损失与蟹状星云辐射能量的自洽,都有力地证实了这一点。

脉冲星的发现并被证认为中子星,是天体物理学和物理学的一项重大成就。这证实了三十多年前在理论上预言的、一种新型的、由超密态物质组成的恒星的存在。因此,脉冲星的发现被誉为二十世纪六十年代天文学的四大发现(脉冲星、类星体、微波背景辐射、星际分子)之一,是1974年度诺贝尔奖金的获奖项目。

F.G.Smith,Pulsars,Cambridge Univ. Press, London, 1977.R.N.Manchester and J.H. Taylor,Pulsars,W.H.Freeman,San Francisco,1977.