脉冲星指的是什么?

脉冲星(英语:Pulsar)是高度磁化的旋转致密星(通常是中子星,但也有白矮星),其磁极发出电磁辐射束。

仅当发射光束指向地球时才可以观察到此辐射(类似于仅当将光指向观察者的方向时才可以看到灯塔的方式),并且该辐射是发射的脉冲形式的原因。 中子星非常密集,具有短的规则旋转周期。

中子星非常密集,具有短的规则旋转周期。 对于单个脉冲星,这会在脉冲之间产生非常精确的间隔,范围从毫秒到秒。 脉冲星是超高能宇宙射线源的候选者之一。

脉冲星的周期使它们成为天文学家非常有用的工具。在双星中子星系统中对脉冲星的观测被用来间接确认引力辐射的存在。 在脉冲星PSR B1257+12附近发现了第一批太阳系外行星。

2021年12月20日,2021年度FAST运行和发展中心年终总结会在贵州省平塘县中国天眼(FAST)观测基地举行。FAST已发现509颗脉冲星,是世界上所有其他望远镜发现脉冲星总数的4倍以上。

脉冲双星

1974年,美国的拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现了第一个脉冲双星系统。它由一颗脉冲星,PSR 1913+16,与一颗中子星构成,轨道周期很短,仅为7.75小时。轨道的偏心率为0.617。

当两颗子星相互靠得很近时,极强的引力辐射会导致它们的距离愈加靠近,轨道周期会逐渐变短。通过精确地测量射电脉冲双星轨道周期的变化可以检测引力波的存在,验证广义相对论。赫尔斯和泰勒也因此获得1993年的诺贝尔物理学奖。

2003年4月,研究人员发现PSRJ0737-3039A的周期为22毫秒,并且在有规律地变化。

人们认为这是一个罕见的双脉冲星系统,两颗子星都是脉冲星,并且辐射束都扫过地球。观测显示,这对双脉冲星系统的A星是一颗1.337太阳质量的毫秒脉冲星,周期22毫秒,B星是一颗1.251太阳质量的正常脉冲星,周期2.27秒。

两颗子星相互环绕的轨道周期仅为2.4小时,轨道偏心率为0.088,平均速度达到0.1%光速。这个双脉冲星系统的发现为检测引力波的存在带来了新的希望。

脉冲星是一个高速旋转的物体,它是由普通中子星高速旋转形成的。

脉冲星是中子星的一种,它们和中子星不同的是,脉冲星有着高度磁化并且还有极高的旋转速度。它的大小大概是一座中等城市,但是质量却比太阳还要高出好几倍。它们有着极高的磁场,可以将粒子射流沿两个磁极排出,这些加速的粒子会产生非常强大的光束。

因为脉冲星看起来就像是闪烁的星星,只不过它们就像开关一样,一会开一会灭,所以它们也被称为宇宙里的灯塔,当脉冲星旋转时,光束就会扫过地球,然后来回摆动,一会可以看见,一会又会消失,天文学家是通过向宇宙定期发射的无线电脉冲来发现脉冲星的。

脉冲星的形成和中子星非常像

首先,脉冲星是一个快速旋转的中子星,而中子星是超新星的爆炸后的产物,超新星是恒星的剩余核心,核心坍塌后就会旋转,原理可以想象成一个滑冰运动员拉着一个人的手,而那个人围着运动员在转圈。

之后,当这颗中子星形成时,先前存在的恒星巨大核心被压缩成了一个炙热的高度紧密的球。其中,角动量守恒在脉冲星的形成中起着非常重要的作用,角动量就是旋转的动量,如果一个滑冰运动员张开双臂在冰场上旋转,这时没有任何外力的干扰,那个角动量就是恒定的,这时,运动员将手臂抱在胸前,那么他的旋转速度就会大大增加,因为他将身体拉进了旋转轴,而这个过程中,角动量没有增加和减少。

所以,脉冲星的高速旋转原因就像是角动量守恒理论一样。而这种高速的旋转又让脉冲星产生了强磁场,由于磁场本身不是恒定的,所以会发生电子,这让脉冲星的表面质子和电子不均匀的加速,这种加速的质子和电子引起了高辐射向磁极释放。由于磁极旋转轴和磁极没有对齐,所以我们看到的脉冲星就会是像灯塔那样,以周期方式,有规律的来回闪烁。


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