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脉冲星有什么性质?

脉冲星(pulsar) 全称射电脉冲星。一种类型的天体,能发射极其规则的射电脉冲,其中几个还有短节奏的可见光激变、X射线和γ射线暴。脉冲星被公认是快速自旋的中子星。中子星是一种几乎整体均由中子组成的极端致密的恒星,其直径仅20公里,甚至更小些。当超新星激烈爆发后,其内核向内坍缩,即形成为中子星。恒星表面处的中子衰变成质子和电子,这些荷电粒子从恒星表面释放出来,即进入环绕恒星并随恒星自转的强磁场之中。这些粒子被加速到接近光速,便产生称为同步加速辐射的电磁辐射。这种辐射从脉冲星的磁极处以强射束形式被释放出去。磁极并不和自转极吻合一致,因此,脉冲星的自转致使射束旋转摆动。每当脉冲星自转一周,射束便会有规则地扫过地球,这时地面望远镜即可检测出一系列间断的脉冲。利用专门设计用以记录射电源快速起伏的射电望远镜,科学家们于1967年发现了第一个脉冲星,迄今已探测到300多个脉冲星。这类天体的很大一部分都朝向银河系的银道面集聚。虽然所有已知脉冲星均有此类特征,但它们的周期长短,即两个相继出现的脉冲之间的间隔却有很大不同。迄今已观测到的最慢的脉冲星的周期间隔为4秒,而1982年发现的最快的脉冲星的周期是0.00155秒,即1.55毫秒,比已知的任何一个脉冲星的周期都短了许多。这个毫秒脉冲星每秒自旋642圈,已经接近脉冲星自旋速度的极限。因为一个中子星只要自旋速度为此速度的4倍,就会作为其赤道带离心力造成的结果而飞散崩溃,哪怕其引力十分强大,可使其逃逸速度达到光速的一半。精确的射电脉冲星计时表明,它们的自转正在很缓慢地减速,其典型速率是每年减慢一百万分之一秒。根据一个脉冲星速度变化,可以计算出它的年龄。 在光学照片上,蟹状星云脉冲星呈现为蟹状星云中心的一个中等亮度(16星等)的星。科学家发现在可见光波段也有完全精确一致速率的光波闪烁。般帆脉冲星则要暗淡得多,平均为24星等。船帆脉冲星是星空中最强的γ射线源之一。年龄较老的射电脉冲星周期减慢的速率要比年轻的慢,脉冲周期也长。根据研究,已测定出脉冲星在历经约1000万年后随着其磁场的明显变弱,脉冲星的脉冲终将停止。在太阳附近空间探测出的脉冲星的数目表明,在银河系中活跃的脉冲星有上百万个。据推论,每10年应有一个这类天体诞生。 箭头所指为蟹状星云中央的脉冲星 蟹状星云及拍摄的脉冲星脉冲发射记录 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。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。 观测特点 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。 脉冲星的平均脉冲轮廓 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。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。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。



脉冲星的发现有哪些意义?

你好!脉冲星的发现有很大意义:1、脉冲星帮助人类发现了一些太阳系外的行星。迅速旋转的脉冲星的自转运动是比较稳定和守常的。科学家们已经利用这个特点来发现围绕其他星球公转的行星。2、脉冲星可以成为连最精确的人造钟表都绝对无法比拟的天文时钟。不足的是,它的这种自转运动的稳定性和守常性还不可谓为至善至美,因为脉冲星的自转有时也在不可预测的时候改变它的变速率。哪怕是最微小的变化,都 会(其实已经)大大地影响了脉冲星作为精密测量参照系的价值。3、脉冲星可以被利用来探测宇宙里的引力波。据说,宇宙里存在着双黑洞体系,如果真的存在,双黑洞应该产生引力波 ,而且这种引力波必然会对脉冲星产生影响。可是,这样的引力波至今还没有被发现。科学家们认为,之所以没有从脉冲星中被探测出来,正是由于脉 冲星的减速呈现出一定的无规律性使其隐秘起来了。如果用新的方法将这种无规律性“矫正”过来,便能使其显现出来。

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