中子星物質(zhì)的密度十分驚人,，僅僅大約一湯匙的中子星物質(zhì),，其質(zhì)量就將超過1萬億公斤,，這幾乎相當于地球上所有人類體重的總和" data-link="" style="margin: 0px auto; padding: 0px; border: 1px solid rgb(231, 231, 231); display: block;"/>　　中子星物質(zhì)的密度十分驚人,，僅僅大約一湯匙的中子星物質(zhì),，其質(zhì)量就將超過1萬億公斤,，這幾乎相當于地球上所有人類體重的總和

脈沖星屬于中子星的一類,，它們是大質(zhì)量恒星死亡之后留下的殘骸" data-link="" style="margin: 0px auto; padding: 0px; border: 1px solid rgb(231, 231, 231); display: block;"/>脈沖星屬于中子星的一類,，它們是大質(zhì)量恒星死亡之后留下的殘骸

　　據(jù)英國廣播公司(BBC)網(wǎng)站報道,，一開始,，希納·庫卡尼(Shri Kulkarni)并沒有意識到自己此時正在經(jīng)歷的是什么。此時正是1982年9月的一個午夜,，他正在波多黎各島上的阿雷西博天文臺,，利用這里巨大的射電天線開展脈沖星的搜尋工作：這是大質(zhì)量恒星死亡之后留下的一種擁有極高密度，高速旋轉(zhuǎn)的殘骸,。

　　在此之前,，庫卡尼剛剛發(fā)現(xiàn)了自己的第一顆脈沖星，這顆脈沖星的自轉(zhuǎn)速度極快——大約每1.5毫秒就自轉(zhuǎn)一周,，這在當時比任何已知的天體自轉(zhuǎn)還要快上大約20倍,。

　　這一年，庫卡尼還只是一名研究生,，在他的腦海里,，這樣高速的自轉(zhuǎn)除了有些令人驚訝之外并沒有其他特別的意義。他想,，這只是一顆自轉(zhuǎn)有些快的脈沖星而已,。他打電話給自己的項目導(dǎo)師，已故的加州大學伯克利分校著名天文學家唐·貝克(Don Backer)并報告了相關(guān)情況,。多年之后,，他回憶起當時通話時的情景：“那是一段漫長的沉默?！被蛟S是因為貝克教授意識到了這條消息背后的重大意義,。

　　很快，貝克教授提醒庫卡尼他眼前的這項發(fā)現(xiàn)所隱含的意義：這是一個正以每秒641圈的速度高速旋轉(zhuǎn)的天體,。今天的庫卡尼已經(jīng)是美國加州理工學院的一名天文學家,，他說：“當時有很多人認為在這樣的高速旋轉(zhuǎn)下,，脈沖星應(yīng)該會分崩離析?！?/p>

　　庫卡尼發(fā)現(xiàn)的脈沖星PSR B1937+21一直保持著自轉(zhuǎn)速度最快天體的記錄直到2006年。就在這一年,，杰森·赫塞爾斯發(fā)現(xiàn)了一顆編號為Terzan 5ad的脈沖星,，這是一顆非常暗弱的脈沖星，但其自轉(zhuǎn)速度高達每秒716圈

　　美國天體物理學家羅素·哈爾斯。他與另一位美國科學家約瑟夫·泰勒一起,，在1974年發(fā)現(xiàn)了一對正在相互繞轉(zhuǎn)并逐漸彼此接近的脈沖星

　　脈沖星很小,，直徑一般和一座小型城市相當(大約20公里左右)，而當時的一般觀點認為,，如果它的自轉(zhuǎn)達到這樣的高速,，那么強大的離心力將會把它自己撕成碎片。

　　但此次庫卡尼的發(fā)現(xiàn)用事實打破了這種預(yù)言,。這項發(fā)現(xiàn)將不僅改變庫卡尼的職業(yè)生涯,，也將徹底改變整個脈沖星科學研究領(lǐng)域。這顆脈沖星編號為PSR B1937+21,，它成為了一類最新劃出的類型——毫秒脈沖星中的第一顆成員,。

　　這種脈沖星不僅自轉(zhuǎn)速度快的驚人，它們還有一項引人注目的特征,，那就是它們自轉(zhuǎn)的周期性非常精確,，甚至幾乎可以說是宇宙中最精確的時鐘,！正是借助了這些宇宙時鐘,，天文學家們才得以解答有關(guān)恒星，物質(zhì),，甚至是時空本身的許多問題,。

毫秒脈沖星是大自然給與我們的饋贈,。它是一座位于天宇之中，精密的物理學實驗室

黑洞可能會產(chǎn)生引力波

　　極端天體

　　即便是最普通的脈沖星也非常不可思議,。它們是宇宙中密度最高的天體之一,，它們是質(zhì)量約為太陽8~20倍之間的大質(zhì)量恒星爆發(fā)衰亡之后留下的遺骸,。當這樣的大型恒星耗盡它最后的燃料并逐漸走向死亡之時，將會以超新星的方式發(fā)生猛烈爆發(fā),，在此過程中將其外層氣體殼完全剝離,。

　　爆發(fā)過后殘留下來的就是一個密度極高的內(nèi)核，由于壓力太過巨大,，這個內(nèi)核物質(zhì)中的電子已經(jīng)被擠壓而與原子核中的質(zhì)子相結(jié)合形成中子,，這就是所謂中子星。中子星的密度十分驚人,，其相當于將1.2~2倍太陽的質(zhì)量擠壓進一個直徑約20公里的球體內(nèi),。僅僅大約一湯匙的中子星物質(zhì)，其質(zhì)量就將超過1萬億公斤,，這幾乎相當于地球上所有人類體重的總和,。

　　這樣驚人的密度意味著在中子星的表面，引力將會十分強大——比地球表面的引力場高出大約1000億倍,。如果你要站在一顆中子星的表面,，你將會立刻被壓扁成薄薄的一層“物質(zhì)層”，其厚度僅有一層原子那么厚,，平鋪在中子星的地表上,。當然前提還得是你不怕熱，因為中子星表面的溫度大約是100萬攝氏度左右,。事實上,，中子星表面的超強重力環(huán)境不允許任何高度超過幾厘米的地表凸起存在，這也讓中子星表面成為宇宙中最光滑的天體表面之一,。

　　另外還有中子星的磁場,，它們的磁場同樣是宇宙中最為強大的。即便是磁場最弱的中子星,，其強度也比地球磁場高出大約1億倍——這樣的強度幾乎可以破壞原子結(jié)構(gòu),。在中子星的兩極，強大的磁場加速帶電粒子,，如正電子和電子,，并以束流的方式向太空當中高速噴射出去。這樣的噴流會在射電波段形成信號源,，并最終被地球上的射電望遠鏡所接收到,。

　　當然，也正是這樣的噴流讓這種天體得到了脈沖星的名稱,。當一顆中子星高速旋轉(zhuǎn)時,，它兩端的兩束噴流就像宇宙中的燈塔信號一樣，掃過太空,。從地球看去,，它就像一盞時明時暗,，極具周期性的脈沖信號，其中有些甚至可以慢到10秒一次,。

　　如果你要站在一顆中子星的表面,，你將會立刻被壓扁成薄薄的一層“物質(zhì)層”，其厚度僅有一層原子那么厚,，平鋪在中子星的地表上

　　美國天體物理學家約瑟夫·泰勒,。由于與羅素·哈爾斯一起利用脈沖星雙星觀測證實了引力波的存在,，這兩位物理學家被授予了1993年度的諾貝爾獎

　　但盡管存在自轉(zhuǎn)周期比較長的脈沖星，它們在一開始的自轉(zhuǎn)速度都是非?？斓?。這種高速度是從其作為大質(zhì)量恒星內(nèi)核開始就繼承下來的。隨著恒星燃料逐漸耗盡,，其再也無法維持自身的穩(wěn)定,，恒星的核心在自身巨大引力的作用下發(fā)生劇烈塌縮。

　　就像滑冰運動員在收起雙臂時旋轉(zhuǎn)速度會加快一樣,，隨著自身直徑的劇烈收縮,，恒星內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度急劇加快。當恒星最終衰亡只剩下作為殘骸存在的中子星時,，這顆中子星的自轉(zhuǎn)速度可以超過每秒100次,。隨著時間推移，纏繞的磁場逐漸丟失能量,，中子星的自轉(zhuǎn)速度也就隨之逐漸放慢下來,。

　　但為何庫卡尼所發(fā)現(xiàn)的那顆中子星的自轉(zhuǎn)速度會如此之快？在經(jīng)過認真分析之后,，天文學家們意識到,，要想要達到這樣驚人的自轉(zhuǎn)速度，這顆中子星必定需要得到近旁的另一顆伴星的幫助,。隨著這顆伴星逐漸耗盡其燃料,，它會發(fā)生膨脹,，就像所有其他恒星同樣會經(jīng)歷的那樣——此時它的外層大氣會在引力作用下流向脈沖星,，并在其周圍形成高速旋轉(zhuǎn)的吸積盤結(jié)構(gòu)，就像水池里的水排出時在落水口形成的漩渦那樣,。這種旋轉(zhuǎn)的吸積盤將會加速脈沖星的旋轉(zhuǎn)速度,。

　　毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)讓脈沖星研究領(lǐng)域重新煥發(fā)出生機,。自從1967年英國女科學家喬林斯·貝爾發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星以來，這一領(lǐng)域已經(jīng)變得死氣沉沉,。該領(lǐng)域的一項里程碑式發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在1974年,，當時羅素·哈爾斯(Russell Hulse)和約瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)發(fā)現(xiàn)了一對正在相互繞轉(zhuǎn)并逐漸彼此接近的脈沖星。在這一過程中,，這兩顆脈沖星的能量必定正在不斷以引力波的形式發(fā)生散失,，引力波是時空中的漣漪。

　　這兩人進行的測量時迄今人類所獲得有關(guān)引力波存在的最清晰證據(jù),，從而證明了愛因斯坦在其廣義相對論中所作出的預(yù)言,。1993年，由于在這方面做出的開創(chuàng)性工作,，這兩位物理學家被授予諾貝爾獎,。庫卡尼表示：“那是這個領(lǐng)域的巔峰時期。但在那之后,，這個領(lǐng)域僅剩下的唯一可做的事情似乎就是發(fā)現(xiàn)更多的脈沖星而已了,。到了1982年，有一種感覺就是,，似乎關(guān)于脈沖星的一切都已經(jīng)被搞清楚了,。”

在整個宇宙中,，除了這里你找不到其他具備如此高的密度和壓力環(huán)境的地方

　　宇宙實驗室

　　直到庫卡尼發(fā)現(xiàn)首顆毫秒脈沖星，這種死氣沉沉的局面才終于被打破,。自那以后,，天文學家們又找到了大約300顆屬于這一類別的脈沖星。他們認為僅在銀河系中就有超過2萬顆毫秒脈沖星,，另外還有數(shù)量大致相同的常規(guī)脈沖星——聽上去似乎數(shù)量不少,，但相比銀河系內(nèi)動輒數(shù)以千億計的恒星數(shù)量，這類神秘天體的數(shù)量實際上是極其稀少的,。庫卡尼發(fā)現(xiàn)的脈沖星PSR B1937+21一直保持著自轉(zhuǎn)速度最快天體的記錄直到2006年,。就在這一年，與當年發(fā)現(xiàn)首顆毫秒脈沖星時的庫卡尼一樣還是研究生身份的杰森·赫塞爾斯(Jason Hessels)發(fā)現(xiàn)了一顆編號為Terzan 5ad的脈沖星,，這是一顆非常暗弱的脈沖星,，但其自轉(zhuǎn)速度高達每秒716圈。

　　在這樣的高速和巨大的質(zhì)量下,，毫秒脈沖星將具備巨大的角動量,，因此它們的自轉(zhuǎn)速度將很難慢下來。這就讓它們在漫長的時間里能夠一直保持近乎不變的自轉(zhuǎn)周期,。當毫秒脈沖星最早被發(fā)現(xiàn)時,，它們的自轉(zhuǎn)周期精度幾乎可以與地球上最精確的原子鐘相媲美,。目前在荷蘭阿姆斯特丹大學擔任教職的赫塞爾斯表示，時至今日,，最新一代的原子鐘的計時精度已經(jīng)超過了脈沖星,，但如果放在更長的時間尺度下，比如數(shù)十年的時間里去比較,，那么毫秒脈沖星的計時精度仍然可以達到與最新的原子鐘不相上下的地步,。

　　即便經(jīng)過數(shù)十億年之后，毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期也只會延長幾個毫秒而已,，但由于天文學家們能夠精確測定其減速速率,，因此他們就可以扣除減速效應(yīng)的影響并繼續(xù)將它們用作精確的計時工具。