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第26章 宇宙中的灯塔

数不尽的天上星,流不尽的江河水。当我们仰望繁星点点的星空时,你也许能分清哪几颗是行星,更多的是恒星。那些恒星除了有亮有暗,颜色有些不同之外,看上去都差不多。实际上在恒星世界中,有很多是人们未知的天体和奇特的天体。脉冲星就是其中之一。

科学的预言

早在20世纪30年代初期,一些颇有学术成就的科学家就认为,宇宙间存在着一种特殊的天体——中子星。这时候,天文学界并没有人发现过这种天体,科学家为什么这么有把握,这么自信呢?

原来,科学家在研究中发现了中子。中子是原子核中不带电荷的重粒子。在宇宙中,高压环境把电子挤进了原子核,然后与原子核的电荷中和,变成中子。因此科学家预言有一种全部由中子组成的星体存在。它的密度将高达每立方厘米100万吨。

可是,这个预言没有能得到及时证实。经过多年的探索,天文学家没找到中子星。人们对它的研究热情开始降低了,大多数人放弃了这项工作。甚至中子星竟被多数人遗忘了。只有美国的天文学家兹维基仍然孜孜以求地探索这个课题。他虽然还未找到任何天文证据,但坚信宇宙中存在着这种天体,而且坚持认为,中子星在天体物理中具有重要的地位。

1968年2月,科学的预言终于被一种新发现的星体证实了。这种星体叫脉冲星,它就是寻觅已久的中子星。

可贵的发现

1967年7月,在风景如画的英国剑桥大学校园里,由射电天文学教授休伊什设计的一架波长为8.7米、占地达21000多平方米的特殊大型射电望远镜建成启用了。它每天不停地工作着,不断地记录着来自天上的射电信号。3个月来,工作一切正常。

10月的一天,休伊什的研究生、年仅24岁的乔丝琳·贝尔正在埋头分析3个月来的记录,一个信号突然跃入她的“死亡之星”,是恒星在超新星阶段爆发后的产物。眼帘,引起了她的好奇。是什么?是记录曲线上一个小小的突起。她想,在子夜一个射电源出现闪烁是不该发生的。因为太阳在地球的背面方向。太阳发出的微粒流不会影响到射电源。那么,是不是人为的无线电干扰?或者是航天器信号?经过仔细思考反复实验,这些可能性也一一排除了。因此她断定这个射电 源来自宇宙,位置就在狐狸星座里。

1967年11月28日,射电望远镜对准了这个奇怪的射电源。一台高速记录仪记下了清晰的脉冲图形。这种脉冲跳动时间极有规律,每隔1.3373019227秒出现一个脉冲。脉冲周期之短意味着发射脉冲的天体,也许只有行星级的大小。

什么东西能旋转、振动或者这么快做围绕运动,而又能保持极其精确的周期呢?休伊什等起初认为,这也许是掌握着高精技术的外星人从远处发来的联络信号,他们把这些想象中的地球外智慧生物称为“小绿人”。

贝尔想,如果脉冲确实来自某个天体,那么这样的天体决不可能只有一颗。于是她重新检查了全部记录,纸带长5千米,需要对它们一个厘米一个厘米地检查。这项工作不能着急,只有一丝不苟地去做。果然,工夫不负有心人,贝尔又找到了3颗这样的天体。

宇宙间难道会有这么多“小绿人”式的智慧生物,不约而同地从不同方向和距离向地球发出信号吗?这似乎太离奇了!休伊什等科学家很快意识到,这是一种前人没有研究过的现象,是一种前所未知的新天体,他们为它起名叫脉冲星。

脉冲星、中子星和超新星

经过缜密的分析,科学家认为脉冲星的脉冲是恒星启转造成的。

脉冲现象犹如海上的灯塔。灯塔向两边射出两束光,随着灯光的转动扫描,我们看到的光束每隔一定周期亮一下。

令人惊奇的是,脉冲星的脉冲周期十分短。例如一颗位于蟹状星云内的脉冲星,它的脉冲周期是0.033秒,也就是每秒要转30次。要是太阳那么庞大的身躯每秒转30次,早就粉身碎骨了;即使结实的白h矮星,它的密度达到每立方厘米1吨,半径只有几千千米,每秒转上30圈,也会四分五裂。比白矮星更小,身体更结实的星是什么呢?

1968年,当发现脉冲星的消息公布之后,物理学家很快就证实,它就是20世纪30年代寻觅已久的中子星。

脉冲星真是个奇怪的天体,脉冲周期既短促、精确,又非常稳定,周期都在0.002~4.3秒之间。有人把它比喻为宇宙灯塔,那是很恰当的。脉冲星的其他特征是:超高密、超高压、超高温、超强辐射和超强磁场。脉冲星小得出奇,直径只有10千米左右。在银河系里,脉冲星的数量至少有20万颗呢!

对于这种奇怪的天体,人们不禁要问:脉冲星是怎样诞生的?它的身世如何?

20世纪60年代发现了脉冲星之后,天文学家怀着极大的兴趣探索它的家谱,寻求它的渊源。他们发现宇宙中有一种天体很可能就是脉冲星的前身,那就是超新星。

超新星是一种光度会突然增亮很多倍的天体,其实这是因为这种星体正发生一种规模巨大的爆发。超新星爆发的能量相当于250亿亿亿颗100万吨级氢弹爆炸的能量。剧烈的爆发把恒星的外壳炸得粉碎,只剩下一个很快坍缩的内核。在坍缩过程中,产生了一股极大的挤压力,把极大多数外层电子都“挤进”了原子核,于是才形成了一颗小个儿、高密度的中子星。因此脉冲星的前身就是超新星。

脉冲星之谜

随着科学研究的深入,对脉冲星的前身就是超新星的结论,有人产生了怀疑。多年的天文观测,人们发现宇宙中脉冲星的数量多于超新星的数目。至于脉冲星将来的命运,科学家们推测是这样的,脉冲星的辐射能量将越来越弱,甚至消失;自转也将会越来越慢,最终慢到不能再转的地步,这时脉冲星的生命也该结束了。当然,这些科学的推测究竟是否符合实际存在的情况,谁也不能下这个结论,还有待进一步的研究哩。

脉冲星的发现被称誉为20世纪60年代四大发现之一,也被称为射电天文学中最激动人心的新发现。1974年,诺贝尔物理奖第一次颁发给了两位天文学家,他们是休伊什和赖尔。

赖尔研究的综合孔径射电望远镜,在射电观测史上是一项重大突破。休伊什则是由于发现了脉冲星。

国际科学界为什么对这项发现这样重视呢?这是因为脉冲星有许多谜一样的问题吸引着科学家,而这些问题,与现代物理学、恒星演化的研究密切相关。

例如,有些脉冲星的形状会突然起变化,平时好好的,偶然在几分钟里脉冲一反常态,变成另一种形状。还有一种脉冲星,强度会经常发生变化,有时竟然叫人找不着。

更吸引科学家去探索的是脉冲星发射机制之谜。脉冲星虽然个儿小,可它却是个强辐射的天体。它的表面温度达1000万度,核心温度更是高得出奇,达到60亿度l核心的压力达到l万亿亿亿个大气压。

至于辐射能量,脉冲星上每一个平方厘米发射区可达1亿千瓦的能量。小小的天体竟能发出这样大的能量,真是惊人的疑谜。

科学家将用超高速记录仪,以十万分之一秒的时间分辨率去观测脉冲星,才能详细了解脉冲形状的精细结构,从而揭开脉冲发射机制之谜。

欧洲地形基本特征

第一,欧洲地形以平原为主,平原面积约占全洲总面积的2 /3,主要平原有东欧平原、中欧平原(波德平原)、西欧平原。第二,地势起伏不大,平均海拔在30 0米左右,是世界上平均海拔最低的洲。第三,冰川地形广布,第四纪冰川对欧洲广大地区影响显著,东欧平原和中欧平原部分地区呈波状起伏的地形;北欧地区的峡湾海岸和众多的湖泊;南部阿尔卑斯山区的宽谷和尖峰等,都是冰川作用的结果。第四,山脉主要分布在北部和南部:北部有斯堪的纳维亚山脉,南部是阿尔卑斯山脉。