脉冲星指的是什么?

脉冲星又称波霎,是一颗高度磁化的旋转中子星,发出电磁辐射束,但只有当它的发射光束指向地球时,才能观察到这种辐射,才能称之为脉冲星。

脉冲星因为拥有超强的磁场和高速的自转,使用其能周期性的向宇宙中发射出电磁信号。中子星实际上就是演变末期的恒星,主要是年老恒星演变之后形成的,不过质量更大而已。

特点:

中子星的密度高达10^14克/立方厘米,正是这样的恒星。另一方面,脉冲星的自转速度极快。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。

脉冲星的名字一般是PSR后面加上赤经和赤纬,有时赤纬会精确到0.1度,例如PSR 1913+16.7表示赤经19小时13分,赤纬16.7度的脉冲星。如果两颗脉冲星位置太相似,会在名字后加上字母来区分。

脉冲星是快速旋转的中子星,在我们看来它们是射电脉冲的源头,每秒钟有几个脉冲到达地球。我们已经介绍过了角动量在行星形成中所扮演的角色,在这里,它也同样重要。当恒星物质在坍缩形成中子星时,它携带着角动量,就好像滑冰者把手臂收起来后就会增加旋转速度一样,正在形成中的中子星也自转得越来越快。一旦坍缩过程完成,脉冲星就将以基本稳定的速率自转。现在人们已经发现了许多每秒转动上千次的脉冲星,它们大多数都很年轻。随着时间的推移,中子星的旋转将会慢慢减慢。

脉冲从何而来?从环绕着中子星的物质中发出的辐射被限定为靠近两极的狭窄射束。随着星体的旋转,射束不时扫过地球,就像海里的灯塔发出的光束瞬间扫过远处的船只或海滩上的行人一样。当射束正好指向我们时,我们的望远镜就探测到了一个脉冲。

脉冲星是宇宙中最精确的时钟。在一种我们尚不明确的、发生于星体内部的物理过程的作用下,它们的自转偶尔也会发生突变,但除了这种偶发事件以及自转的长期变慢之外(在极其长久的时间尺度里),它们非常守时。因此它们为天文学家们提供了独一无二的时间实验室。还有些极为罕见的“双脉冲星”系统,我们将在后文中详细介绍。已有报道称在脉冲星周围发现了行星,有人就提出这些行星可能是造成脉冲星自转周期轻微变化的原因。然而,很难解释行星是如何在导致脉冲星形成的那次超新星爆发中幸存下来的。

记住,我们讨论的是恒星核心的演化,事实上恒星外层发生的过程更加剧烈。当坍缩突然停止时,外部包层被反弹回去,释放出极其巨大的能量,这就是超新星爆发了。

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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