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密度惊人的中子星
2022-09-27

从1992年年底算起,正好在四分之一个世纪之前,全世界绝大多数天文学家都处于一种紧张、亢奋的状态之中.一项偶然的发现,使全世界的射电望远镜都指向了茫茫天球上的一个狭小的区域.新闻记者们捕风捉影,接收到了外星人无线电信号的消息成了全地球人的最热门的话题.事件是这样开始的:1967年7月,在英格兰的剑桥附近,一架专为研究星空"闪烁效应"的射电望远镜启用了.8月的一天,专门负责检查自动记录图纸的贝尔小姐——爱尔兰的研究生发现了一个十分奇异的射电信号,它与以前天文学家所了解的由太阳大气所引发的"闪烁效应"根本不同,它的脉冲短促,按当时的记录速度,难以辨别它的周期.或许这是地面上电气设备的干扰信号吧?但无论如何,观测的负责人还是决定加强监测,并调快了自记纸张运行速度,以期弄清这个奇异的射电信号的周期.到9月份,一切都准备就绪时,神秘的射电信号却失踪了.

1967年11月,该射电望远镜再次收到了来自太空的射电信号.当贝尔小姐将第一份高速记录纸带送给负责人安东尼.海威斯先生过目时,海威斯先生竟惊异得目瞪口呆:神秘的信号源发来的是间隔约1.33秒的短周期脉冲无线电波.在紧张的核对这一记录的过程中,科学家更加惊奇地发现,这些无线电波的历时,精度不低于百万分之一秒,是一座相当准确的天文"时钟".

各国天文学家的共同努力,迅速排除了是智慧生物的联络信号的任何可能性.随后,很快证实了,这些无线电信号来自理论天文学家预言过的、过去还从未发现过的中子星.

20多年过去,科学家已弄清了中子星的大略状况.那些质量为1.5~2.0个太阳质量的恒星,用尽核燃料后,在引力作用下收缩时,达到白矮星阶段仍不会停止,而要进一步收缩.如果说,强大的引力压力使白矮星物质的电子紧贴着原子核运行的话,那么,更大的引力高压则把电子完全压到原子核内,电子和质子合为一体了.即是说,在这类天体上,物质的原子已不再显现出电的特性,完全由挨得很近很近的中子组成,这就是中子星.

中子星的直径大约只有8、9公里,但它的质量却差不多和整个太阳系的质量一样.据估算,中子星的密度可以高达每立方厘米1亿吨以上,真是令人难以想象.

一颗巨大的恒星,在收缩成为中子星的过程中,遵守着角动量守恒定律——质量越集中,自转速度就越快.目前,已观测到的银河系的中子星,每19秒都自转1000周左右.恒星收缩时,还导致了其原有磁场强度的增大,一般认为中子星的磁场强度可以达到普通恒星磁场强度的100亿倍.

极高的密度,难以想象的飞快自转,超乎寻常的磁场强度,是中子星的基本特色,也是它能发射本文开头所提到的奇异射电信号的主要因素.理论物理学家正借此来推进他们的理论设想,射电天文学家们则希望能更多、更详细地了解中子星的秘密.

星际"双生子"

被阿拉伯人称为"阿尔果尔"——意为"魔鬼之星"的一颗亮星坐落在银河的繁星之间.这颗英仙座的亮星,中国人称它为大陵五,怎么得到了"魔鬼"的诨号?

一位聋哑人,英国的天文学家约翰.古德里克在1783年首先解释了这个问题.他发现大陵五的亮度每2天22小时变暗一次;他提出,大陵五是两颗星组成的:一颗较亮的恒星和一颗暗一点的伴星,它们互相绕转时,当伴星遮掩了主星时,我们就会看到似乎这颗星"变暗了".就是说,大陵五看上去是亮度不断改变的星,所以阿拉伯人称之为"魔鬼之星",而实际上它是双星——星际空间奇异的双生子.古德里克的理论为其后的天文观测所证实,人们称大陵五这类因伴星遮掩而改变亮度的双星叫食变双星.

人眼在夜空所看到的天狼星,也是一对双生子,不过它们的发育程度却有天壤之别.天狼星的主星直径相当于太阳的2倍,发出耀眼的蓝白色光芒,表面温度高达40000~50000℃,属于热核反应最激烈的青壮年恒星;而它的那颗伴星,直径约为太阳的1/30,光也暗得多.别看这对双生子的体积相差21万多倍,可它们的"体重"却相差无几.

星际中的巨人型双生子也不少,在紧靠大陵五的御夫座中,就有一对风采过人的双星.其中一颗,直径约为太阳的7倍,发出蓝色的光;另一颗的直径为太阳的98倍,发红色的光.它们绕着共同的重心旋转一周要用去约2.66年的时间,每一周期中我们可以观测到两次相互掩食的现象,一次是红星将蓝星完全遮住,另一次则是蓝色的星在红星表面上掠过;每次掩食过程从偏食开始,到食甚,到结束,共历时约40天!

有些双星相距很近,它们是宇宙中快节奏的"舞伴".例如,北斗七星中勺柄上的双星,互绕一周的时间仅0.67天左右,两星的大气层则联成一体,看上去颇像天际的巨型哑铃.

最初,天文学家以为宇宙中双星是罕见的,茫茫天际,充其量有几千对而已.可是,80年代末期,随着观测手段的进步,人们惊奇地发现,恒星孪生的现象,在银河系中比例高达千分之二、三.按绝对数量而言,在银河系中双星可能有4~6亿颗之多.

目前,已查明的河外星系约有10亿个,宇宙中可能有多少"双生子",每个读者不妨自己去估算一番吧.

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