中国天眼FAST新发现201颗脉冲星,什么是脉冲星?它有何意义?

中国天眼FAST新发现201颗脉冲星,什么是脉冲星?它有何意义?
2021年05月20日 16:49 壹恣穿云箭

2016年9月正式落成启用的“500米口径球面射电望远镜FAST”,像一口巨型大锅,坐落在我国贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县的洼地里,是目前世界上灵敏最高的射电望远镜,也被称为中国的天眼。

搜寻和发现射电脉冲星是FAST核心科学目标。早在2018年的时候,经过两年多时间进行不断调试的天眼FAST,就实现了跟踪、运动中扫描等多种观测模式,随后正式向全国的天文学家开放使用。

近日,FAST再传喜讯,从2020年初启动观测的“脉冲星快照巡天项目”,用1年多的时间,观测了约126平方度的银道面区域,共计新发现了201颗脉冲星。

什么是脉冲星

当一颗恒星的质量比太阳质量高8-30倍时,它死亡后的一个必然“葬礼”环节就是超新星爆炸,爆炸后的剩余质量仅比太阳高1.44-3.2倍。

爆炸的高压会压碎所有的原子,原子是构成一般物质的最小单位,在化学反应下不可再分解,但在物理反应下,原子核可以再被分解为“质子”和绕核运动的“电子”。

压碎的原子核中逸散出的“质子”与“电子”重新结合后,就形成了“中子”,所有的中子再被压缩在一起就形成了中子星。说起来很复杂,把这个过程理解为破产重组就好了。

中子星是目前人类已知的宇宙中,除黑洞外,密度质量最大的星体。有一种特殊的中子星类型,因为发射周期性脉冲信号而被天文科学家称为脉冲星。

第1颗脉冲星是在1967年被发现的,到现在,各国的天文科学家发现并被认定的脉冲星家族至少有2700个成员。但以当前人类科技尚无法完全模拟还原脉冲星的起源,产生过程中包含的极其复杂的物理机制,也是目前人类无法参透的。

根据国家天文台的研究员介绍,脉冲星密度极高,每立方厘米就能重达上亿吨,且自转速度快、自转周期稳定,是宇宙中最精确的时钟。

脉冲星的意义

作为最理想的天体物理实验室,脉冲星能实现的极端物理性质是地球无法模拟的,对其进行研究,有希望得到许多重大物理学问题的答案。譬如,脉冲星的自转周期极其稳定,准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。

通过对快速旋转的射电脉冲星进行长期监测,选取一定数目的脉冲星组成计时阵列,就可以探测超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。

这次大规模发布的脉冲星种类非常齐全,得益于FAST配备的19波束L波段接收机,简单的说,就是能将望远镜的视场扩大19倍。作为世界上最强大的脉冲星搜寻利器,它能发现其它天文望远镜无法看到的脉冲星,比如此前发现的有史以来最暗弱的毫秒脉冲星等。

中国天眼FAST的目标是寻找到更多银河系之外的其它星系的脉冲星。

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