740多颗!我们发现的脉冲星可以用来做什么?
作者:晴晨
图片来源:央视新闻
2月7日,据中央广播电视总台中国之声《新闻和报纸摘要》报道,被誉为"中国天眼"的500米口径球面射电望远镜FAST,自启用以来,发现的脉冲星数量不断增加,根据最新数据,目前已超过740颗。
数量看着蛮可观,只是发现这么多的脉冲星可以用来做什么?对人类来说它又有哪些利用价值?
说到它的价值
首先我们要了解什么是脉冲星?
图片来源:央视新闻
脉冲星(Pulsar),就是旋转的中子星,因不断地发出电磁脉冲信号而得名。脉冲星发射的无线电脉冲的周期非常规律,一开始人们对此很困惑,甚至认为可能是外星人发电报联系我们,直到现在,部分网友仍旧认为是外星人发来的电报。
事实上,脉冲星与外星人毫无干系,它只是大质量恒星死亡后的残骸,为什么这样说呢?
主流观点认为,当一颗超过8倍太阳质量的恒星演化到末期后,其物质会向中心坍缩,然后发生猛烈的爆炸(超新星爆炸),强大的冲击波使得物质向外弥散,并与星际介质相互作用,形成一个漂亮的"礼花",这个过程被称为超新星爆炸,这个巨大的"礼花"就是超新星遗迹。在这"礼花"的中心,有机会诞生一颗中子星。当这颗中子星自转起来,并具有准直的辐射束时,就成为一颗脉冲星。
那脉冲星对人类来说有哪些用处呢?
01 天然的计时器
脉冲星无时无刻不在快速转动着,最妙的是,脉冲星转速的变化本身,也是非常稳定的,这使得我们可以预测脉冲星未来的转动速度。而且脉冲星不会受环境影响,也不会因老化而颤抖,因此它比地球上的任何钟表都要更加稳定。
在精确预测了脉冲星周期后,我们可以预估每一个脉冲到达地球的精确时间,再将每一次接收到的脉冲信号作为时间刻度,可以代替原子钟用来计量时间。或许在不久的将来,人们能看到"脉冲星钟"代替原子钟,来作为时间计量的标准工具。
02 天然的GPS卫星
X射线脉冲星导航是一种新型的自主导航方法,它利用宇宙中遥远的天体——脉冲星发出的精确的周期性脉冲信号为太空中的航天器提供导航。作为星际旅行中"天然的GPS卫星",如同地面使用卫星信号进行导航一样,航天器通过观测脉冲星,也可以实现自主导航,即脉冲星导航。
2016年9月,中国天宫二号空间试验室发射升空,利用天宫二号上的"天极望远镜"——伽马射线暴偏振探测器,我国科学家成功完成了脉冲星导航的国内首次空间实验。
利用慧眼卫星开展了X射线脉冲星导航实验的同时,为了进一步检验该导航算法的可行性与可靠性,国内相关研究团队还进行了充分的理论分析,并选取多种类型的脉冲星进行了模拟验证,结果显示该方法对其它导航脉冲星同样适用,为该算法的实际应用奠定了基础。美国《天体物理杂志》审稿人认为 ,"慧眼卫星开展的在轨演示验证是对脉冲星导航发展的重要贡献"。
03 确定银河系磁场方向
脉冲星发出的信号携带着一种叫偏振的属性,当与磁场相遇时,这种属性便会发生改变(法拉第旋转,信号的偏振的方向会发生改变),而且磁场越强,改变的幅度越大。因此,科学家根据这种现象来确定银河系的磁场方向。
04 检验爱因斯坦相对论的正确性
图片来源:央视新闻
"中国天眼"FAST总工程师姜鹏称,随着脉冲星发现数量的不断增加,科学家们可以在未来通过脉冲星测试阵列,寻找引力波存在的证据。我国发现的这700多颗脉冲星,它只是给你提供了一种条件。你有这个发现能力,你才有可能发现我们期待发现的这种奇异的脉冲星。我们更期待的是发现一种特别种类的脉冲星,比如是跟黑洞相互配对的这种双星系统,那我们就可以在更极端的引力场条件下,检验爱因斯坦相对论的正确性。
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