脉冲星和中子星
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1脉冲星科学是由理论和实验(对天文学来说是观测)来建立的,二者相互映照,时而这个领先,时而那个获胜。
中子星是理论预言领先于观测发现的最美妙事例之一。
杰姆斯·查德威克(James Chadwick)爵士1932年在实验室里发现中于并获得1935年的诺贝尔奖。
据说著名的俄国物理学家列夫·朗道(Lev Landau)和他的小组在发现中子后马上预测存在一种完全由中子组成的星,不幸的是,朗道没有立即发表自己的预测。
两年后,两位密切注意粒子物理学发展的美国天体物理学家摘取了果实。
由与白矮星类比而受到启发(拉尔夫·富勒提出白矮星是以电子简并压来支撑自身重量),弗里兹·兹维基和瓦尔特·巴德建议,中子能产生一种简并压,并能支持质量超过钱德拉塞卡极限的恒星残骸。
他们俩对1054年超新星的遗迹蟹状星云很有兴趣,星云中心有一个萎缩的天体,但不是白矮星。
第二次世界大战爆发前不久,罗伯特·奥本海默(Robert OPPenheimer,后来的原子弹之父)和沃尔科夫(G·V olkofD提出了一种严格意义上的中子星理论。
他们特别证明,对于质量与太阳相当的恒星,简并中子的流体静力学平衡是可以实现的。
他们的工作被天文界客气地置之一旁。
卡米尔·弗拉马里昂(Camme Nammaho…著名的《普通天文学》于1955年出版,在这本(首先激起我对天文学的热爱的)书中,仅有几行字提到兹维基的革命性理论,并说“这是些不可能由观测检验的含糊思想”。
观测检验不得不再等待12年。
1.1空中灯塔我在这儿搞一项新技术来拿博士学位,可一帮傻乎乎的小绿人却选择了我的天线和我的频率未同我们通讯。
——乔丝琳·贝尔(Jocelyn Bell) 1967年,剑桥大学一名年轻研究生乔丝琳·贝尔,从她的导师安托尼·休伊斯(Antnony Hewish)那里接受了一项任务,检查和改进用于测量遥远射电源辐射的新射电望远镜。
脉冲星的天文学研究进展脉冲星是指自转速度极快的中子星,它们天文学的研究一直备受关注。
自2019年,中国科学家首次成功发现了三颗彗星脉冲星以来,天文学家们的研究又向前迈进了一步。
脉冲星的自转周期非常短,通常在纳秒到秒级之间,而它们的较强磁场也是其最显著的特点之一。
在天文学界中,脉冲星被认为是极其稳定的时间标准,因为模拟数据表明它们的旋转速度几乎不变,不受外界干扰。
在以前的天文学研究中,脉冲星往往被用来研究重力理论和宇宙演化。
不过,随着科技的飞速发展,脉冲星的研究领域也在不断拓展。
今天,我们将介绍一些最近的脉冲星研究进展。
1. 发现彗星脉冲星根据最近的研究报告,中国天文学家第一次成功地发现了三颗彗星脉冲星。
在过去的十年中,只有美国的一台望远镜能够探测到这种类型的脉冲星,但其仪器只能探测到其中的一颗。
而中国专门建造了一台高灵敏度的望远镜,并使用高性能计算机处理数据,成功探测到了三颗彗星脉冲星,实现了这方面的突破。
2. 探索脉冲星的磁场脉冲星的较强磁场一直被认为是其最显著的特点之一。
近年来,天文学家们通过观察脉冲星发射的射电脉冲,探索了脉冲星的磁场。
其中一个例子是基于射电波测量的在内部测量脉冲星磁场的方法。
这项技术可在三维环境中测量脉冲星的磁场,并对天文学家们对脉冲星的理解进行了深入的挑战。
3. 研究脉冲星的进化天文学家们对脉冲星的进化历史也很感兴趣。
最近研究显示,脉冲星旋转越快,年龄就越小。
而通过比较大量脉冲星数据,天文学家也发现了一种异常现象,即:在旋转速度相同的情况下,有些脉冲星的年龄要比其他脉冲星更年轻。
这种现象引起了科学家们对脉冲星的进化历史的研究。
4. 探究脉冲星和引力波之间的关系近年来,引力波技术的飞速发展,也为研究脉冲星和引力波之间的关系提供了新契机。
研究发现,当脉冲星同轴旋转时,会产生星际介质扰动,引起引力波。
因此,在未来的引力波实验中,研究脉冲星的成分将会有着重要的地位,从而更好地理解引力波的性质。
中子星目录太空灯塔——中子星中子星的发现脉冲星的性质天文信息中子星的特征[编辑本段]太空灯塔——中子星中子星,又名波霎、脉冲星,是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。
恒星在核心的氢于核聚变反应中耗尽,完全转变成铁时便无法从核聚变中获得能量。
失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落,有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸,或者根据局恒星质量的不同,整个恒星被压缩成白矮星、中子星以至黑洞。
白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转化成中子,直径大约只有十余公里,但上头一立方厘米的物质便可重达十亿吨,且旋转速度极快,而由于其磁轴和自转轴并不重合,磁场旋转时所产生的无线电波可能会以一明一灭的方式传到地球,有如人眨眼,故又译作波霎。
中子星又称脉冲星,是除黑洞外密度最大的星体,同黑洞一样,也是20世纪60年代最重大的发现之一。
那是1967年8月,剑桥射电天文台的女研究生贝尔在纷乱的记录纸带上察觉到一个奇怪的“干扰”信号,经多次反复钻研,她成功地认证:地球每隔1.33秒接收到一个极其规则的脉冲。
得知这一惊人消息,她的导师休伊什曾怀疑这可能是外星人——“小绿人”——发出的摩尔斯电码,他们可能在向地球问候。
但是,进一步的测量表明,这个天体发出脉冲的频率精确得令人难以置信,并没有电码的明显丰富信息。
接下来,贝尔又找出了另外3个类似的源,所以排除了外星人信号,因为不可能有三个“小绿人”在不同方向、同时向地球发射稳定频率信号。
再经过认真仔细研究,1968年2月,贝尔和休伊什联名在英国《自然》杂志上报告了新型天体——脉冲星的发现,并认为脉冲星就是物理学家预言的超级致密的、接近黑洞的奇异天体,其半径大约10公里,其密度相当于将整个太阳压缩到北京市区的范围,因此具有超强的引力场。
乒乓球大小的脉冲星物质相当于地球上一座山的重量。
这是20世纪激动人心的重大发现,为人类探索自然开辟了新的领域,而且对现代物理学的发展产生了深远影响,成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。
天体物理学中的中子星和脉冲星天体物理学是研究宇宙中各种天体形成、演化以及物理性质的学科,它是物理学的一个分支。
中子星和脉冲星是天文学中的两个重要的天体,它们具有非常神秘的物理性质,特别是脉冲星的定时卫星导航和探测外星信号等领域应用有很大潜力。
一、中子星中子星是一种由引力坍缩形成的致密天体,通常是由一个爆炸的超新星的遗骸所产生。
它的质量非常大,而体积非常小,可以将其比喻为一个体重达到500,000亿吨的高山,却只有20-30千米的半径。
这种特殊的物理性质使得它们的密度非常高,可以达到一个惊人的10^17克/立方厘米以上。
中子星的表面温度可以高达数百万度,但它们的发光通常被 X 射线和 Gamma 射线所代表。
中子星本质上是一个致密核子物质的球体,通常认为由中子和质子和电子等超高能粒子构成的物质。
中子星内部的部分甚至被认为是由奇异物质组成,奇异物质具有比中子和质子更重的夸克成分,且以超常的方式来保持稳定。
二、脉冲星脉冲星是一种旋转速度非常快的中子星,它们在宇宙中主要是以一种规则高精度的脉冲信号来发现的。
这些脉冲信号产生于磁场极其强大的区域,从地球上看这种信号通常是以非常规律的间隔数千亿次的发射。
这种规则的脉冲现象被归纳为脉冲星。
根据脉冲星的旋转速率和其磁场的大小,脉冲星也可以被分为毫秒脉冲星和标准脉冲星。
毫秒脉冲星通常旋转更快,而且磁场通常更弱,其本质上是一种中子星,并且其间隔逐渐递减。
而标准脉冲星通常旋转速度更慢,但磁场也通常更强,间隔也是稳定的。
脉冲星的磁场可以达到百万高斯的级别,而地球的磁场仅为几个高斯。
三、中子星和脉冲星的意义中子星和脉冲星在天文学领域中的重要性不言而喻。
它们的丰富的物理性质可以帮助我们更好地理解宇宙的性质,并研究恒星和行星等天体的形成与演化。
此外,脉冲星的周期稳定性和精确度非常高,可以用来作为卫星导航的极其精确的时钟,用于导航卫星和探测器上所需的时间码。
这种高精度的脉冲时钟还可以用于定位行星等宇宙探测任务,特别是在解决人类外太空太空船和探险团问题上具有重要意义。
脉冲星的发现和意义北京大学天文系乌鲁木齐天文站吴鑫基脉冲星的四大发现一,中子星的预言1,中子星的预言:2,脉冲星主要产生于超新星爆发:2,脉冲星主要产生于超新星爆发:磁通量守恒.角动量守恒磁通量守恒.塌缩质量超过1.4太阳质量,形成中子星塌缩质量超过1.4太阳质量,形成中子星3,中子星形成的三个阶段第一步:中子化过程第二步:自由中子发射过程第三步:原子核破裂形成中子流体4,简并电子气和白矮星的形成恒星的热核反应停止,导致塌缩,密度增加,温度上升,原子核外电子全部电离,形成电子气。
根据泡利不相容原理,电子的能量状态是不连续的,只能取某些特定的值。
同一个状态,只能允许一个电子占有。
电子能量从低到高排列,低能态的占满了,就只能到高能态去。
当电子密度很高时,必然有很多电子处在高能态。
具有非常高的速度,因此产生的简并电子气压非常高,可以与引力相抗衡。
形成稳定的白矮星。
当坍缩后的恒星质量超过一定的限度后,密度再加大,简并电子气就变为相对论性的了,就不可能形成稳定的白矮星。
相对论性非相对论性相对论性的物态方程得不到质量--半径关系,如果质量增加,不能通过调整半径使白矮星稳定。
白矮星有一个质量上限:1.44个太阳质量。
超过上限将演化为中子星或者黑洞。
3/5ρ∝P 3/4ρ∝p 白矮星质量上限5,简并中子气和中子星的形成6,中子星在哪里呢?7,蟹状星云能源之谜•8,帕齐尼预言(1967年发现脉冲星之前)“蟹状星云中有一颗中子星,每秒自转多次、具有很强磁场,提供蟹状星云所需的能量。
”勇气:9,休伊什发现蟹状星云中致密源二,1967年发现脉冲星1,剑桥大学的闪烁望远镜zz•2,贝尔和休伊什发现脉冲星休伊什的贡献zzzzz贝尔发现4颗脉冲星zz脉冲星观测发现高潮高潮迭起,但是不见休伊什和贝尔,为什么?射电望远镜不行.PSR 0329+54, P=0.715s来自宇宙天体的声音3,脉冲星就是自转磁中子星(1),脉冲星周期的主要观测特征 • 之一:稳定而短的周期 周期1.5毫秒~8.5秒。
科学技术创新2020.35关于脉冲星子脉冲漂移的研究张申级(西南大学物理科学与技术学院,重庆400700)1概述天文学在最近兴起一场浪潮,物理学方面的诺贝尔奖归属者大多都颁给了天文学家,因此,对于天文学的研究引起了科学家们很大的重视,天体物理是天文学重要的一个研究领域,天体物理学中对脉冲星研究更加的热门,脉冲星是恒星演化最终的产物之一,它的特殊之处在于有非常高的自转速度,甚至有的会很接近光速,此外还有非常高密度,非常高磁场,这是在我们地球不可能出现的情况,对于一些理论的验证是非常值得去研究的。
在天文学家bell 女士还没有发现脉冲星前,科学家们只是预测有中子星的存在,但是经历了多年的寻找都与成功擦肩而过,在一次偶然的机会中bell 发现了脉冲星,最终确定了脉冲星就是特殊的中子星,科学家们的预言得以成功的实现。
由于脉冲星与我们距离和自身射电辐射强弱的原因,导致了我们在地球上所观察到的信号非常的弱,甚至有的信号我们用望远镜都不能识别单个周期的信号,根据信号的特点还需要进行多个周期的叠加才能够增加信号的强度,甚至有的需要成百上千个周期进行叠加,最终用斯托克斯参数(I 、Q 、U 和V )对观察数据的记录,通过对斯托克斯参量可以得到脉冲星线偏振、圆偏振,偏振位置角等物理量,通过对原始数据的一系列复杂的处理才能够得到清晰的轮廓,信号轮廓图是对脉冲星研究的重要部分,有了信号轮廓形状,可以大致的明白脉冲星的辐射的细节问题。
2脉冲星子脉冲的辐射机制脉冲星是中子星的一种特殊情况,之所以叫其为脉冲星,是因为脉冲星会周期性的辐射脉冲,就像脉搏会周期一样跳动一样,解释脉冲星非常著名的一种模型就是灯塔模型,辐射部分并不是整个星体都会辐射,只有在磁轴的两端才会有射电辐射,也并不是所有的脉冲星都会被我们观察的到,能观测到的脉冲星和我们地球在天体当中所处的特殊位置有关系,要辐射束经过我们地球才能够观察得到,在辐射的区域由于不同的辐射单元也会导致辐射的一个强弱不一样,[1]脉冲星自转一周是360°,在辐射束扫过我们视线时所经过的辐射区域是由外到内再由内到外,从而辐射在任意时刻辐射强弱基本不一样,但所得到的轮廓基本上也会满足对称的情况,如果没有经过核心的区域,也会得到相同的结论。
脉冲星和中子星关系
脉冲星和中子星都是一类极为致密的恒星遗物。
中子星是由原本质量在1.5-3个太阳质量的恒星核在爆发为超新星过程中残余下来的,其密度极高,大约为普通核物质密度的一百万倍以上。
脉冲星则是一种典型的中子星,其特征在于极强的脉冲辐射。
这是脉冲星的磁场和自身自转旋转相互作用的结果,使其成为极为稳定的非常规天体。
虽然脉冲星和中子星都是由同样的种类的恒星演化而来的,但由于自身的旋转、磁场和质量等不同特征,它们在空间中的分布以及性质方面均有所不同。
中子星与脉冲星之间主要的不同在于前者的辐射较为弱,而后者辐射极强甚至与某些类星体相似,因此脉冲星的探测和研究工作更多涉及天文学领域的高能物理和天体物理学等专业方向,而中子星则包含更广泛和更细颗粒的天文学科研范畴。
Science and Technology Review 5/20016基础科学脉冲星是中子星还是奇异星①Pulsars :Neutron Stars or Stran g e Stars ?徐仁新(北京大学天文学系,博士、副教授北京100871)①国家自然科学基金(19803001)、国家教育部博士点基金资助项目。
②当电子的费米能与质子的静能之和超过中子的静能时,电子有可能与质子反应生成中子。
③只有对于质量大体积小的天体,其引力束缚才比自转离心力更占优势。
1900年,开尔文在一篇著名演讲中提出,物理学“晴空万里”,但只是有“两朵乌云”。
其中一朵是“能量均分定理运用于黑体辐射时失效”,另一朵是“以太漂移测量的零结果”。
对它们的研究,分别导致了本世纪两个最伟大的基本理论(量子论和相对论)的出现。
量子论和相对论对人类20世纪的影响是巨大的。
没有量子论就没有现代的半导体微电子技术,也就不会有现代的信息社会;没有相对论,就不可能形成一个正确的宇宙观。
进一步地,当我们用量子论和相对论来考察恒星晚期的状态时就会发现,恒星演化的最终残骸具有异常高的密度。
这些天体称为致密星体。
一般认为,它们共有3类:白矮星、中子星(或奇异星)和黑洞。
这里我们讨论主要表现为脉冲星的中子星(或奇异星)。
一、脉冲星研究的历史[1]在20世纪二三十年代,L andau 一直对物质处于高温高密状态下的物理过程感兴趣。
随着物质密度的增加,电子的费米能逐渐升高。
与加速器中产生的电子一样,存在于极高密度物质中的这些高能电子亦可望有助于我们认识某些新的物理过程。
因此,一旦Chadwick 发现了中子,L andau 就推测一种主要由中子构成的星体(后称为“中子星”)的可能性②。
1934年,Baade 和Zwick y 进一步明确地指出,中子星有可能在超新星爆发过程中产生。
然而,1939年O pp enheimer 和Volkoff 的计算表明,中子星的质量上限大约1倍于太阳质量,而半径却只有10公里左右。
脉冲星的计时观测及其在引力波探测、检验广义相对论、研究中子星物理等方面的应用摘要脉冲星,作为宇宙中高速旋转的中子星,其辐射出的无线电波信号具有极高的稳定性。
通过对脉冲星信号到达时间的精确测量,我们可以进行脉冲星计时观测,从而获得对宇宙环境、引力场以及中子星本身的宝贵信息。
本文将对脉冲星计时观测方法及其在引力波探测、检验广义相对论、研究中子星物理等方面的应用进行详细阐述。
关键词: 脉冲星,计时观测,引力波,广义相对论,中子星物理1. 脉冲星简介脉冲星是快速旋转的中子星,其自转轴与磁轴不重合,因此会发出周期性的无线电脉冲信号。
脉冲星的发现是20世纪60年代天文学领域最重大的发现之一,它为研究中子星物理、宇宙学以及引力理论提供了前所未有的机会。
1.1 脉冲星的形成脉冲星是质量大于太阳质量8倍的大质量恒星在超新星爆发后坍缩形成的。
坍缩过程中,恒星的核心被压缩成半径只有大约10公里、密度极高的中子星。
由于角动量守恒,中子星的自转速度会变得非常快,同时也会产生强烈的磁场。
1.2 脉冲星的性质脉冲星具有以下几个重要特征:*快速自转:脉冲星的自转周期一般在毫秒到秒之间,自转速度非常快。
*强磁场:脉冲星的磁场强度非常高,通常达到10^8到10^15高斯,甚至比地球磁场强数十亿倍。
*无线电辐射:脉冲星会发出周期性的无线电波脉冲信号,其脉冲周期非常稳定,可以精确地测量。
*高密度:脉冲星的密度极高,相当于将太阳压缩到一个城市大小。
2. 脉冲星计时观测脉冲星计时观测是指利用地面或空间望远镜接收脉冲星发出的无线电波信号,并对脉冲到达时间的微小变化进行精确测量。
这种测量方法可以获得以下信息:*脉冲星的自转周期及其变化:由于脉冲星的自转速度会随着时间的推移而发生微小的变化,通过测量脉冲到达时间的变化,我们可以得到脉冲星自转周期的变化规律,从而推断脉冲星的年龄和演化阶段。
*脉冲星的位置:通过测量脉冲到达时间在地球不同位置的差异,我们可以利用三角测量方法确定脉冲星在宇宙中的精确位置。
第八章脉冲星和中子星1,中子的发现和中子星的预言2,贝尔和休伊什发现脉冲星3,“小绿人”和地外文明4,脉冲星就是中子星5,中子星形成理论6,休伊什获1974年诺贝尔奖7,引力波的预言8,射电脉冲双星的发现9,引力辐射的验证10,毫秒脉冲星的发现脉冲星是20世纪60年代天文学的四大发现之一。
脉冲星的发现证实了中子星的存在。
中子星具有和太阳相当的质量,但半径只有10千米。
因此具有非常高的密度,成为一种典型的致密星。
英国天文学家休伊什教授和他的研究生乔丝琳·贝尔女士一起发现了脉冲星,在宇宙中找到了物理学家和天文学家梦寐以求的中子星。
休伊什因发现脉冲星并证认为中子星而荣获1974年的获得诺贝尔物理奖。
美国天文学家泰勒和赫尔斯因发现射电脉冲双星及间接验证引力波的存在而荣获1993年诺贝尔物理学奖。
脉冲星三大发现1967年贝尔和休伊什发现脉冲星1974年赫尔斯和泰勒发现脉冲星双星系统1982年贝克和库尔卡尼发现毫秒脉冲星师生合作的典范脉冲星的发现贝尔(博士生)休伊什教授脉冲双星的发现赫尔斯(博士生)泰勒教授毫秒脉冲星的发现库尔卡尼(博士生)贝克教授1,中子的发现和中子星的预言中子的发现直到1930年,物理学家还不知道原子核中有中子存在。
中子发现的意义远远超出原子物理学的范围,很快就向天体物理学提出挑战:在宇宙中有没有“完全由中子组成的恒星?”一个在物理学实验室中微观世界实验的进展,马上向宏观世界的恒星世界提出挑战。
中子星的预言1931年当物理学家朗道知道中子发现后,仅过了几个小时就提出中子星的概念。
他指出,中子星非常小,非常致密,辐射非常微弱。
1934年兹维基和巴德各自提出“中子星是大质量恒星演化到超新星爆发之后的产物。
恒星坍缩后,在其核心形成中子星。
”1939年中子星的内部结构理论:一个太阳质量,半径为10公里,密度达到314/10cmg中子星在哪里呢?天文学家处于“一问三不知”的窘境,一是不知道中子星的辐射主要在射电波段;二是不知道中子星的辐射是脉冲形式;三是不知道中子星自转得是如此之快。
这不是天文学家的过错,天文学研究的魅力所在,就是它常常出人意料。
中子星的光度特别小光度是和恒星的表面积成正比,天狼星伴星的光度比天狼星小1万倍,其表面积比天狼星小1万倍,半径约为7000千米。
中子星的半径10千米,按照同样的道理,如果天狼星B是中子星,它的光度要比天狼星小多少倍?答案是几十亿倍。
蟹状星云能源之谜蟹状星云:射电、光学、X和γ射线辐射。
把蟹状星云所有频率上的辐射加起来,相当于十万个太阳的辐射。
一团稀薄的气体,其能量来自何方?光学观测发现蟹状星云在膨胀,每年大约0.2角秒左右,而且膨胀速度在加快。
星云膨胀加速度的能量由谁来提供?同步辐射:高能带电粒子在磁场中运动产生的辐射,高能电子来自何方?磁场是怎样形成的?帕齐尼预言(1967年)蟹状星云中的一颗中子星,每秒自转多次,具有很强的磁场,提供蟹状星云所需的能量。
蟹状星云脉冲星蟹状星云和其脉冲星的辐射谱休伊什观测蟹状星云(1965年)他用行星际闪烁方法测出了蟹状星云中存在一个致密成分,其角径只有约0.2角秒,亮温度达到1014K。
当时他就指出这个致密成分可能是1054年超新星爆发的遗留物。
可惜,他并没有认识到这个致密源就是中子星。
2,脉冲星的发现休伊什生平休伊什1924年5月11日出生,中学毕业后进了剑桥大学,一年之后,成为皇家飞机研究所的成员,不久调到电讯研究所。
战争期间,他参与机载反雷达设备的研究,指导空军人员使用雷达干扰设备。
1946年第二次世界大战结束后休伊什回到剑桥继续学习,1948年毕业后被推荐进入卡文迪什实验室工作。
1952年获博士学位后,在卡文迪什实验室成为赖尔的助手。
什么是行星际闪烁?星星为什么向我们眨眼?地球大气对流层中空气密度的不规则变化和扰动对光波的影响。
地球的电离层对无线电波的作用也会产生闪烁。
太阳系行星际空间充满着由太阳风所带来的密度不均匀的等离子体,它们也会使射电波发生闪烁。
行星际闪烁的特点行星际介质对射电波所产生的闪烁现象是快速的,在秒的数量级。
只有角径很小的射电源通过行星际空间才有闪烁现象。
类星体1963年,20世纪60年代四大发现之一。
它们具有像恒星那样小的角径(小于1角秒),但不是恒星。
有很大的红移,类星体是迄今为止天文学家所知道的距离最遥远、能量最大的天体。
剑桥大学的闪烁望远镜1965年,剑桥大学射电天文台决定采用行星际闪烁技术大规模地确认类星体。
研制专门用于行星际闪烁的大型射电望远镜。
足够大的天线面积:长470米宽45米宽的矩形天线阵,由16排,每排128个振子天线共2048个振子组成。
3.7米的波长:闪烁比较强;望远镜造价低,制造容易。
时间分辨率达到0.1秒。
天线固定不动。
发现脉冲星的射电望远镜天线乔斯林·贝尔和脉冲星的发现乔斯林·贝尔(Q.Bell)小姐是休伊什的博士生,年仅24岁。
贝尔在英国格拉斯哥大学获物理学学士以后就想攻读天文学博士学位。
她首选的是焦德尔班克天文台,可是由于工作人员把她的申请丢失,她才到了剑桥大学。
繁重的观测和资料处理任务贝尔负责观测,每周重复巡视一次,每天记录纸有七八米。
6个月的观测取得5.6千米的记录纸的原始资料。
区分闪烁源和干扰成为每天必做的工作。
在观测程序上,每隔一周重复观测一次,这样才能把干扰识别出来。
因“错”立功丢失贝尔申请书的帕尔默辩解说,“要不是我把她的申请信丢了,那脉冲星到现在还没有发现呢!”乔斯林·贝尔如果不是参与当时最高水平的行星际闪烁的观测研究的实践,也是无缘发现脉冲星的。
人类发现的第一个脉冲星的信号纪录时间(秒)第一批发现的4颗脉冲星之一(PSR0329+54)的脉冲系列纪录:贝尔发现不寻常“闪烁源”67年8月,贝尔注意到一个发生在深夜的“闪烁源”。
夜晚太阳风很弱,强闪烁源是不会发生在夜晚的。
在排除了人为干扰和确认这个信号遵守恒星时以后,休伊什认为可能是一颗来自太阳系之外的射电耀星。
1976年8月6日观测到的脉冲星信号纪录确认是来自太阳系外的信号对这个信号的监测发现,它遵守恒星时,而不是太阳时。
确认是来自太阳系外的信号。
太阳日:太陽回到相對於地面同一位置便是一天,例如由今天中午至明天的中午。
恆星日:恒星返回天空同一位置為一恆星日。
由於地球公轉的關係,一年中約有365個太陽日,366個恆星日。
一個太陽日比一個恆星日约长4分钟。
确认发现脉冲星如果是来自太阳系外行星上的人为信号,这个脉冲信号中必然附加了行星轨道运动所产生的多普勒位移。
他们经过一系列的实验,没有测出这种位移,从而否定了小绿人的看法。
休伊什利用精确的时标,在改正地球轨道运动的影响之后,惊讶地发现脉冲周期可以精确到千万分之一秒。
测出的周期是1.3372795秒。
终于确认脉冲信号是来自一种新型的天体――脉冲星的辐射。
当时取名为CP1919,CP为剑桥大学,1919是脉冲星的赤经。
贝尔再立功她又从过去多达5000米记录纸所记录下的资料中,又找到3个脉冲星。
其中一颗名叫PSR0950+08的脉冲周期仅0.25秒。
作为脉冲星的最先发现者,贝尔的功绩是不可磨灭的。
3,“小绿人”和地外文明“小绿人”11月28日,贝尔成功地记录到这个信号的脉冲周期约为1.33秒。
任何已知天体的辐射都不会是这样的短周期脉冲。
休伊什提出可能是在太阳系外围绕恒星作轨道运动的行星上的“小绿人”发出的信号。
10年后贝尔写道,“当时我不完全理解观测到的脉冲一定是人工的。
我所不知道(但本来应该知道)的是,这样快速的变化是难从恒星、星系或当时知道的任何其它类型的天体获得的。
”贝尔女士说:“当我在搞一项新技术以取得博士学位,可一帮傻呼呼的小绿人却选择了我的天线和我的频率来同我们通讯”地外文明是严肃的科学问题地外文明是人们长期以来津津乐道的话题,大量的有关外星人的科幻电影和小说,把地外文明炒得沸沸扬扬。
地球之外是否有生命?是一个严肃的科学问题、哲学问题,一个需要思考和探索的问题。
地外文明社会知多少?太阳系的地球是生命的摇篮,在宇宙空间有多少像太阳一样的单个恒星的行星系统?有多少像地球一样,有水,空气和适当的温度的行星?天文学家曾给出多个可能存在的文明社会的数学公式。
阿西莫夫公式:N=A×B×C×D×E×F×G×H×L×MN:可能存在的文明社会的数目A:银河系中的恒星数A=3×1011个B:拥有行星系统的恒星百分比C:和太阳差不多的恒星百分比D:适合生物生存条件的恒星的百分比E:有类似地球的行星的百分比L:可居住的天体中具有46亿年的历史M:文明社会的寿命计算结果:银河系中拥有文明社会的数目为53万个,平均100万个恒星中不到2个。
4,脉冲星是高速自转的磁中子星1968年2月,《自然》论文:脉冲星是一种极为奇异的天体射电源,它在太阳系之外,发射短暂而极有规律的无线电脉冲;它是某种密度非常大的星体,很可能就是中子星。
休伊什根据中子星径向振荡理论来解释辐射的脉冲性质却是不正确的。
脉冲星的观测特性脉动的射电辐射而得名。
周期很短1.5毫秒~8.5秒,十分稳定,可以和地球上的原子钟比美。
脉冲星的脉冲特性:1,纪录到的每个脉冲强度和形状变化很大,图下部是把每个周期的脉冲依次往下排的脉冲系列。
2,平均轮廓是把几百~几万个脉冲叠加起来后得到的轮廓,这轮廓的形状长期保持不变。
脉冲特性:1,一个周期360度,脉冲只占3%~10%2,脉冲轮廓形状长期保持不变,如图中的实线。
3,有的脉冲星的脉冲轮廓有时会变为另一种稳定形状(图中虚线),但时间不长4,脉冲轮廓中显示出多个成分,图中显示5个成分。
周期缓慢的变化脉冲星周期随时间十分缓慢地增加,变化率非常之小:周期变化最快的脉冲星需要经过10年的时间,其周期才增加1毫秒。
变化最慢的脉冲星则需要年才增加1毫秒。
除了脉冲星周期缓慢增加的变化外,还有周期噪音和周期突然变短两种形式的变化。
脉冲星的周期是怎么来的?脉冲星的周期为什么这么短?这么稳定?还要缓慢地变长?天文上周期性现象是常见的,但都没有这样短。
三种可能性,来自白矮星或中子星的:1,双星的轨道运动周期2,径向脉动周期3,自转ss /10102013--~确认为快速自转的中子星前2种都不可能,因为不能解释周期缓慢地增加的现象。
中子星的自转可能到达这样短的周期,而白矮星则只能达到秒的数量级。
自转机制的限制:在赤道上的线速度不能太大,如果离心力大于引力,赤道上的位置就要脱离中子星,中子星就不能存在了。
白矮星的半径比中子星约大600倍,因此所能达到的自转角速度要比中子星的小很多。
所以只有中子星的自转能解释观测到的脉冲星周期现象。