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脉冲星的特点

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    [LV.7]常住居民III

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    發表於 2024-8-9 15:14:29 |只看該作者 |倒序瀏覽
    在天文学家眼里,宇宙间小至地球这样的行星,大至银河系,乃至整个宇宙这样的大尺度结构,都有着鲜活的“生命”——它们都有“生老病死”。主流观点认为,当一颗超过8倍太阳质量的恒星演化到末期后,其物质会向中心坍缩,然后发生猛烈的爆炸(超新星爆炸),强大的冲击波使得物质向外弥散,并与星际介质相互作用,形成一个漂亮的“礼花”,这个过程被称为超新星爆炸,这个巨大的“礼花”就是超新星遗迹。在这“礼花”的中心,有机会诞生一颗中子星。当这颗中子星自转起来,并具有准直的辐射束时,就成为一颗脉冲星。

    但遗憾的是,我们在地球上无法肉眼看到脉冲星。主要有两点原因:第一,它们在天上太弱,科学家需要借助大的望远镜才能看到它们;第二,大部分脉冲星在光学的波段并没有辐射,它们在射电波段看起来会比较强。当然,有一些特殊的脉冲星在全波段都能看到,比如年轻的蟹状星云脉冲星,但你至少要有一个大望远镜才行。

    脉冲星有很多独特的特性,让天文学家们深深为之着迷。

    特性一:超高的密度。大家都知道,构成世间万物的最小单位是原子,而偏偏中子星生得奇怪——主流的说法是,构成它的全是比原子更小的物质,中子。这么看来,中子星本身就是块巨大的原子核!那这样一颗星星密度有多大呢?1014g/cm3!设想一下,我们的指甲盖差不多是1cm宽,一个小指头大约就是1立方厘米,如果这里面填充的是中子星密度的物质,那么将承载1亿吨的重量。实际上,由于探测手段的局限性,人们并未真实探测到脉冲星星体的物质组成和状态。通常的做法是搜寻突破极限转速(比如1毫秒的周期)的脉冲星,如果找到了这样的亚毫秒脉冲星,说明脉冲星可能是比中子星密度更高的夸克星。同时,人们还在积极搜寻、追踪脉冲星双星系统,这样的系统可以给出脉冲星的质量,而发现的质量越高,也越有可能证明脉冲星由夸克组成。随着引力波探测技术的逐步成熟,人们越来越有可能探测到两个正在相互绕转并融合在一起的中子星。通过计算机模拟、匹配信号,可以探测清楚中子星的内部物理状态。

    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。

    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。
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