脉冲星为何如此诡异？“慧眼”要给他们把把脉

新华社北京6月17日电(记者于飞、全晓舒、曲婷)宇宙中有一个奇怪的天体——脉冲星。当人类首次发现它们时，它们被误认为是外星人发出的信号。他们身上仍有许多未解之谜。中国于6月15日发射的硬X射线调制望远镜“眼睛”将对银河系中的脉冲星进行观测和研究，希望能揭开它们的许多神秘面纱。

“我们还不知道脉冲星内部是什么，但是理论预测恒星会演化成这样一个天体，而内部的物质主要是中子，”中国科学院高能研究所“眼睛”首席科学家和粒子天体物理中心主任张双南说。

“但是目前的物理理论不能很好地描述这种状态下的物质，因为地球上的实验室无法达到这种密度，所以我们只能进一步观察它。”张双南说。

宇宙灯塔

在它生命的最后，一颗巨大的恒星被粉碎，它的外层在超新星爆炸中被吹走。如果恒星留下的核心质量超过太阳质量的1.4倍，它将坍缩成一颗主要由中子和少量电子和质子组成的中子星。以均匀时间间隔发射脉冲的中子星称为脉冲星。所谓的脉搏就像人的脉搏一样，一个短暂的信号会立刻出现。

为什么人类能接收到如此规律的脉搏信号？这是因为带电粒子沿着脉冲星的磁力线旋转产生辐射束，而辐射束的辐射轴与中子星的旋转轴不一致。中子星沿着旋转轴高速旋转，只有当辐射束扫过地球时才能被观察到，从而形成脉冲，其周期实际上就是脉冲星的旋转周期。

中子星对人类来说太陌生了。中子星只有一个小城市的大小，但是它的质量是地球的50万倍。假设有一个天平，一端有一茶匙中子星物质，另一端有一座3000米的山，容纳如此少量的中子星物质。

对于那些想参观中子星的人来说，登上中子星是不可能的。中子星表面的强大引力会瞬间将宇宙飞船和里面的一切粉碎成一滩亚原子粒子。中子星上的峰值高度是以毫米为单位测量的，而不是我们星球上的千米。然而，中子星上几毫米高的山峰包含的物质并不比地球上高耸的山峰少。

脉冲星以极其稳定的周期旋转，被认为是自然界中最精确的天文时钟。科学家相信脉冲星可以成为人类未来在宇宙中导航的灯塔，并引导宇宙飞船在低地球轨道、深空和星际空间飞行。

曾经被认为是“小绿人”

因为这太奇怪了，虽然科学家在20世纪30年代预测了中子星的存在，但还没有得到证实。

1967年10月，英国剑桥大学卡文迪许实验室24岁的研究生乔斯林·贝尔在探测射电望远镜信号时发现了一些奇怪而规则的脉冲信号。贝尔立即向她的导师休伊什报告了这一发现。起初，科学家认为这是外星人在宇宙中寻找知音，并把这个神奇的信号命名为“小绿人(LGM)”。然而，在接下来不到半年的时间里，科学家们相继发现了几个这样的脉冲信号，从而排除了外星人的可能性。1968年2月，贝尔和休伊什在英国杂志《自然》上联合报道了新天体脉冲星的发现。

科学家已经计算出，只有像中子星这样体积小、质量大、密度大的天体才能产生这样的脉冲强度和频率。结果，中子星从假设中真正变成了现实。

迄今为止，科学家已经发现了2000多个脉冲星。

脉冲脉冲星

张双南说，脉冲星同时具有超强的引力场、电磁场和核密度，可以称之为极端物理的自然实验室。通过研究脉冲星的X射线辐射，将有可能测量其表面的磁场强度，并研究物质在高密度和强磁场下的性质。

“我们在实验室能产生的最强磁场只有几特斯拉，而中子星表面的磁场至少比地球上最好的实验室产生的最强磁场强一百万倍，强到它周围的真空变成了晶体。这样的物理定律是由理论预测的，但是这个理论是否正确，应该通过观察来验证。此外，中子星可能是已知宇宙中能量最高的加速器，所以许多无法在地球加速器上进行的实验都可以通过观察中子星来研究。”张双南说。

“眼睛”卫星的首席载荷工程师鲁方军说，长期监测脉冲星周期有助于解开脉冲星能源之谜。

“眼睛”地面应用系统的副主任宋立明说，脉冲星脉冲是如何产生的？这个问题还没有完全解决。脉冲星周围的强磁场是如何产生的？它与内部结构有什么关系？脉冲星的辐射机制是什么？“眼睛”卫星可以为解决这些问题提供支持，并促进这些研究的进展。

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