太空燈塔——中子星
1967年,天文學(xué)家偶然接收到一種奇怪的電波.這種電波每隔1—2秒發(fā)射一次,就像人的脈搏跳動(dòng)一樣.人們?cè)欢劝阉?dāng)成是宇宙人的呼叫,轟動(dòng)一時(shí).后來(lái),英國(guó)科學(xué)家休伊什終于弄清了這種奇怪的電波,原來(lái)來(lái)自一種前所未知的特殊恒星,即脈沖星.這一新發(fā)現(xiàn)使休伊什獲得了1974年的諾貝爾獎(jiǎng).到目前為止,已發(fā)現(xiàn)的脈沖星已超過(guò)300個(gè),它們都在銀河系內(nèi).蟹狀星云的中心就有一顆脈沖星.
脈沖星是本世紀(jì)60年代四大天文發(fā)現(xiàn)之一 (其他三個(gè)是：類星體、星際有機(jī)分子、宇宙3K微波輻射).因?yàn)樗煌５匕l(fā)出無(wú)線電脈沖,而且兩個(gè)脈沖之間的間隔(脈沖周期)十分穩(wěn)定,準(zhǔn)確度可以與原子鐘媲美.各種脈沖星的周期不同,長(zhǎng)的可達(dá)4.3秒,短的只有0.3秒.
脈沖星就是快速自轉(zhuǎn)的中子星.中子星很小,一般直徑只有10千米,質(zhì)量卻和太陽(yáng)差不多,質(zhì)量下限是0.1個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量,上限是3.2個(gè)(據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論,可以達(dá)到這個(gè)水平).是一種密度比白矮星還高的超密度恒星.
中子星的前身一般是一顆質(zhì)量比太陽(yáng)大的恒星.它在爆發(fā)坍縮過(guò)程中產(chǎn)生的巨大壓力,使它的物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的變化.在這種情況下,不僅原子的外殼被壓破了,而且連原子核也被壓破了.原子核中的質(zhì)子和中子便被擠出來(lái),質(zhì)子和電子擠到一起又結(jié)合成中子.最后,所有的中子擠在一起,形成了中子星.顯然,中子星的密度,即使是由原子核所組成的白矮星也無(wú)法和它相比.在中子星上,每立方厘米物質(zhì)足足有10億噸重.
當(dāng)恒星收縮為中子星后,自轉(zhuǎn)就會(huì)加快,能達(dá)到每秒幾圈到幾十圈.同時(shí),收縮使中子星成為一塊極強(qiáng)的“磁鐵”,這塊“磁鐵”在它的某一部分向外發(fā)射出電波.當(dāng)它快速自轉(zhuǎn)時(shí),就像燈塔上的探照燈那樣,有規(guī)律地不斷向地球掃射電波.當(dāng)發(fā)射電波的那部分對(duì)著地球時(shí),我們就收到電波；當(dāng)這部分隨著星體的轉(zhuǎn)動(dòng)而偏轉(zhuǎn)時(shí),我們就收不到電波.所以,我們收到的電波是間歇的.這種現(xiàn)象又稱為“燈塔效應(yīng)”.
中子星的質(zhì)量極大,一個(gè)中子化的火柴盒大小的物質(zhì),需要96000個(gè)火車頭才能拉動(dòng)!所以中子星的質(zhì)量是不可忽視的.
中子星的能量輻射是太陽(yáng)的100萬(wàn)倍.按照目前世界上的用電情況.它在一秒鐘內(nèi)輻射的總能量若全部轉(zhuǎn)化為電能,就夠我們地球用上幾十億年.
中子星并不是恒星的最終狀態(tài),它還要進(jìn)一步演化.由于它溫度很高,能量消耗也很快,因此,它的壽命只有幾億年.當(dāng)它的能量消耗完以后,中子星將變成不發(fā)光的黑矮星.