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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【新華網(wǎng)】脈沖星為何如此詭異?“慧眼”要給他們把把脈

2017-06-19 新華網(wǎng) 喻菲 全曉書 屈婷
【字體:

語音播報(bào)

  宇宙中有一種詭異的天體——脈沖星,它們最初被人類發(fā)現(xiàn)時(shí)曾被誤以為是外星人發(fā)出的信號(hào),它們身上還有很多未解之謎。中國6月15日發(fā)射的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡“慧眼”,將對(duì)銀河系內(nèi)的脈沖星開展觀測研究,期望揭開它們身上的諸多謎團(tuán)。

  “慧眼”首席科學(xué)家、中科院高能所粒子天體物理中心主任張雙南說:“我們還并不知道脈沖星的內(nèi)部是什么,只是理論預(yù)言過恒星演化會(huì)形成這樣一種天體,里面的物質(zhì)是以中子為主?!?/p>

  “但現(xiàn)在的物理理論還不能很好地描述這種狀態(tài)下的物質(zhì),因?yàn)榈厍蛏系膶?shí)驗(yàn)室達(dá)不到這樣的密度,因而我們只能進(jìn)一步去觀測?!睆堧p南說。

  宇宙燈塔

宇宙燈塔“脈沖星”

  大質(zhì)量恒星壽命終結(jié)時(shí)在超新星爆發(fā)中粉身碎骨,外層被炸飛,如果恒星遺留下的內(nèi)核質(zhì)量超過太陽的1.4倍,就會(huì)坍縮成主要由中子以及少量的電子和質(zhì)子組成的中子星。以均勻的時(shí)間間隔輻射脈沖的中子星被稱為脈沖星。所謂脈沖就像人的脈搏一樣,一下一下出現(xiàn)短促的信號(hào)。

  為什么人類可以收到這樣有規(guī)律的脈沖信號(hào)呢?這是因?yàn)閹щ娏W友刂}沖星的磁力線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生了輻射束,而輻射束的放射軸和中子星的自轉(zhuǎn)軸并不一致。中子星沿著自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),只有輻射束恰好掃過地球時(shí),才能被觀測到,因而形成了脈沖,脈沖的周期其實(shí)就是脈沖星的自轉(zhuǎn)周期。

  對(duì)人類來說,中子星實(shí)在太詭異。中子星的個(gè)頭只有一座小型城市那么大,但質(zhì)量卻是地球的50萬倍。假設(shè)有一個(gè)天平,一端盛上一茶匙的中子星物質(zhì),另一端需要一座高達(dá)3000米的山峰才能抵得住這么一丁點(diǎn)中子星物質(zhì)。

一茶匙的中子星物質(zhì)需要一座高達(dá)3000米的山峰才能抵得住

  對(duì)于想造訪中子星的人來說,在中子星上著陸將永無可能。中子星表面強(qiáng)大的引力瞬間就會(huì)把飛船以及里面的一切都?jí)撼梢粩偤隣畹膩喸恿W印V凶有巧系纳椒甯叨仁且院撩诪閱挝欢攘康?,而不像我們地球上的千米單位。然而中子星上幾毫米高度的山峰所包含的物質(zhì)質(zhì)量一點(diǎn)也不比地球上高聳的山峰少。

  脈沖星自轉(zhuǎn)具有極其穩(wěn)定的周期,被譽(yù)為自然界最精準(zhǔn)的天文時(shí)鐘。科學(xué)家相信,未來脈沖星可以成為人類在宇宙中航行的燈塔,為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器導(dǎo)航。

  曾被當(dāng)成“小綠人”

  由于過于怪異,盡管在20世紀(jì)30年代就有科學(xué)家預(yù)言了中子星的存在,但一直沒有得到證實(shí)。

  1967年10月,英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室24歲的研究生喬斯琳·貝爾在檢測一臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡信號(hào)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些奇怪而有規(guī)律的脈沖信號(hào),貝爾立即把這個(gè)發(fā)現(xiàn)報(bào)告給她的導(dǎo)師休伊什。起初科學(xué)家以為那是外星人在尋找宇宙中的知音,并以“小綠人(LGM)”來命名這個(gè)神奇的信號(hào)。但是,在接下來不到半年的時(shí)間里,科學(xué)家又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)這樣的脈沖信號(hào),因而排除了外星人的可能。1968年2月,貝爾和休伊什聯(lián)名在英國《自然》雜志上報(bào)告發(fā)現(xiàn)了新型天體——脈沖星。

  科學(xué)家計(jì)算發(fā)現(xiàn),只有像中子星那樣體積小、質(zhì)量大、密度大的天體才有可能產(chǎn)生這樣的脈沖強(qiáng)度和頻率。由此,中子星才真正從假說成為事實(shí)。

  至今,科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)了2000多顆脈沖星。

  為脈沖星號(hào)脈

  張雙南說,脈沖星同時(shí)具有超強(qiáng)的引力場、電磁場和核密度,可謂極端物理的天然實(shí)驗(yàn)室。通過研究脈沖星的X射線輻射,將可以測量其表面的磁場強(qiáng)度,研究高密度、強(qiáng)磁場下物質(zhì)的性質(zhì)。

  “我們在實(shí)驗(yàn)室里能制造出的最強(qiáng)磁場只有幾個(gè)特斯拉,而中子星表面的磁場比地球上最好的實(shí)驗(yàn)室所制造出的最強(qiáng)的磁場強(qiáng)度至少高百萬倍,強(qiáng)到它周圍的真空都成為晶體。這樣的物理規(guī)律是有理論預(yù)言的,但這個(gè)理論對(duì)不對(duì),要通過觀測來驗(yàn)證。另外,中子星可能是已知宇宙中能量最高的加速器,所以很多無法在地球上的加速器開展的實(shí)驗(yàn)可以通過觀測中子星來研究?!睆堧p南說。

透過X射線望遠(yuǎn)鏡,我們將看到宇宙狂野、暴躁的一面

  “慧眼”衛(wèi)星有效載荷總師盧方軍說,對(duì)脈沖星的周期長期監(jiān)測,有助于解決脈沖星的能量來源之謎。

  “慧眼”地面應(yīng)用系統(tǒng)副總師宋黎明說,脈沖星的脈沖是怎么來的?現(xiàn)在還沒有徹底解決。脈沖星周圍有很強(qiáng)的磁場是怎么來的?它和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么聯(lián)系?脈沖星的輻射機(jī)制是什么樣的?“慧眼”衛(wèi)星能為解決這些問題提供支持,推動(dòng)這些研究的進(jìn)展。(制圖:圖片由新華社記者賀萌手繪)

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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