书城童书宇宙谜团
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第35章 中子星真的存在吗

中子星是什么星

中子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。简而言之,即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体,其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。

中子星的密度为1011千克/立方厘米,也就是每立方厘米的质量竟为一亿吨之巨。中子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。

据估计,中子星的表面温度就可以达到1000万度,中心还要高数百万倍,譬如说达到60亿度。我们以太阳来作比较,就可以有个稍具体的概念:太阳表面温度6000度不到,越往里温度越高,中心温度约1500万度。

脉冲星是中子星吗

1967年,天文学家偶然接收到一种奇怪的电波。这种电波每隔1秒或者2秒发射一次,就像人的脉搏跳动一样。人们曾一度把它当成是宇宙人的呼叫轰动一时。后来,英国科学家休伊什终于弄清了这种奇怪的电波,原来来自一种前所未知的特殊恒星,即脉冲星。

天文学家证实,脉冲星就是正在快速自转的中子星,正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。要发出像脉冲星那样的射电信号,需要很强的磁场。只有体积越小、质量越大的恒星,它的磁场才越强,中子星正是这样高密度的恒星。

当恒星体积越大、质量越大,它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要24小时,脉冲星的自转周期竟然小到0.001337秒。这同样说明,只有高速旋转的中子星,才可能扮演脉冲星的角色。这个结论引起了巨大的轰动。

中子星假说

20世纪30年代,中子星就作为假说而被提了出来,但是一直没有得到证实,人们也不曾观测到中子星的存在,并且因为理论预言的中子星密度大得超出了人们的想象,在当时,人们还普遍对这个假说抱怀疑的态度。直至脉冲星被发现后,经过计算,它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。

这样,中子星才真正由假说成为事实。这真是20世纪天文学上的一件大事。因此,脉冲星的发现,被称为20世纪60年代的四大天文学重要发现之一。脉冲星是高速自转的中子星,但并不是所有的中子星都是脉冲星。因为当中子星的辐射束不扫过地球时,我们就接收不到脉冲信号,此时中子星就不表现为脉冲星了。

中子星从发现至今,只有短短二三十年的时间,尽管如此,不论在推动天体演化的研究方面,在促进物质在极端条件下的物理过程和变化规律的研究方面,它已经为科学家们提供非常丰富而不可多得的观测资料作出了贡献。同时,它也在这个新开拓的领域内,向人们提出了一连串的问题和难解的谜。