尚待解决的若干问题

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尚待解决的若干问题
 
 
1969 年春,两处天文台各自发现,有一颗脉冲星缩短了相邻脉冲的时间间隔,中断了脉冲周期缓缓变长的进程,此后又恢复到和以前相等的状态(见图 8-11)。既然我们已经了解,脉冲星是自转中子星,受到周围介质的阻尼作用而变慢,那么,它为什么又会突然变快呢?
 

 
这种变化的形式是突然颤动。核物理学家比天体物理学家更善于和中子打交道,他们认为,中子星表面已形成硬壳,而这部分物质在超新星爆发所留下的中子星的冷却过程中有时会像土块那样散裂。在这种情况下,如果中子星再稍为收缩,它的自转速度就变快。这就是已经记录到好多次的周期突然变短的解释吗?地壳内的较大变动会引起地球自转周期也就是一天长度的变化。我们是不是观测到了脉冲星的类似现象?周期突变是在告诉我们中子星星震的信息吗?
 
1974 年,罗素·A·赫尔斯(RussellA.Hulse)和约瑟夫·H·泰勒(JosephH.Taylor)发现了一个新脉冲星,它的周期(59 毫秒)之快当时仅次于蟹状星云脉冲星,而名列第二,但至关紧要的还不是这点。它的脉冲间隔显然不等,而是相互挤紧一些,然后又相互分开,每天如此反复三周。这种现象的示意情况可见图 10-4,那是另一场合,因为它对那里所讲的 X 射线源具有更重要的作用。本书在该处还说明,当一个脉冲源绕另一天体运转,信号传到我们这里所经路程会时而偏长,时而偏短这种现象(还请参阅图 10-5)。这样看来,赫尔斯-泰勒脉冲星是在绕着另一星体运转!可是至今还没有任何人能在这一位置确认出一颗光学星体来。这并不奇怪,因为这一脉冲星的轨道太窄小,给这未知天体留出的地盘简直说不上来。它不能是一颗正常的主序星,那实在是太大了,更不用考虑什么巨星  
或超巨星。和这颗脉冲星组成双星的另一颗星体也许是白矮星或者中子星?如果是后者,那么又为什么该中子星并没有成为另一脉冲星?这时,人们已经在四对双星中发现了脉冲星,其中两对可能都是包含一颗主序星,它看来很好地经住了其伴星在变为脉冲星前的超新星爆发。
 
读者可能还会记得,休伊什的研究组发现了第一颗脉冲星后,没有把小绿人作为信号来源,是因为相邻脉冲的时间间隔并没有周期性变化(参阅第 123 页脚注)。几百个脉冲星也都是这样,有一批脉冲星的信号则来自围绕另一星体运转的天体。如果 1968 年宣布发现的第一颗脉冲星是双星的成员,剑桥当时的兴奋激动又会达到何等的地步呢!
 
最近 10 年来,实测天文学的一个新领域取得了很大的进展,这就是γ射线天文学。γ射线是波长极短的辐射,其光子的波长比短波 X 射线还要短。这种辐射的能量极高,每个γ光子的能量约为可见光光子的 100 万倍。γ射线和 X 射线一样,都不能从外层空间穿透大气层达到我们这里,因此只有在开展了用火箭和卫星对宇宙的观测后,人们才对来自宇宙的γ射线有所了解。天文学的这一分支至今所取得的惊人结果之一,是有一批脉冲星在发射γ射线脉冲。既然γ射线具有巨大能量,看起来似乎脉冲星现象中的γ射线是主流,而吸引人们进入脉冲星王国的射电辐射却不过是微不足道的支流,也许就像爆炸事件中的响声只是无关紧要的枝节现象那样。γ射线脉冲的周期和射电脉冲一致,但并不和后者重合。我们对脉冲星的γ射线现象仍不理解。
 
目前,脉冲星还有另一方面使天文学家不安。根据已经发现的那么多脉冲星可以估计,我们银河系中现在处于活跃阶段的脉冲星总数应该大约有 100 万之多。另外,几十年来我们在进行着遥远星系的巡天观测,以了解彼处每世纪平均发生多少次超新星爆发。这样我们就可以估计,我们银河系中最近期间产生了多少中子星。目前的情况是,超新星爆发的次数似乎远不足以产生空间中那么大量的脉冲星。这会不会是一种迹象,反映脉冲星还可能以别的方式形成?或许它们之中有的并非由于恒星爆炸,而是通过某种并不那样惊人的途径,在一定程度上的以某种和平方式诞生的。
 
1982 年 11 月,一个激动人心的新闻传遍了天文界,说是有 5 位射电天文学家用波多黎各岛的射电望远镜新发现一个脉冲星,打破了蟹状星云脉冲星的快速记录。它每秒钟给我们发来 642 个脉冲。就是说,那个中子星每秒自转 600 周以上。中子星表面的重力真是巨大,转得那样急竟没有溃散。
 
后来在一次访问中,贝尔-伯内尔夫人说,一位不愿透露姓名的射电天文学家曾向她承认,在第一个脉冲星发现以前,他曾观测到猎户星座中有一个脉冲星,而该处正是我们现在知道的一个脉冲星的方向。他的自动记录仪指针以等间距的节奏颤动着,于是他脚踩仪器,颤动消失。随之消失的可能还有一笔诺贝尔奖金。实际上后来托尼·休伊什由于他领导的研  
究组发现并研究了脉冲星而获得了 1974 年度物理学诺贝尔奖。发现是重大的,取名则不当,脉冲星并不脉动。当人们取这名称时,还以为它们是像造父变星那样来回胀缩的星体,现在我们理解到,它们是自转中子星,只不过取的名称已经挂在它们头上成为既定事实。可是我们能不能从根本上肯定汤米·戈尔德是正确的呢?确实存在中子星吗?直到发现 X 射线星之前,天体物理学家思想上总还有一缕疑云未散。要问那种天体又是什么,请参阅本书第 10 章。  
 

来自奇点天文网

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