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第1088章 山海世界(282)

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每顆脈衝星的週期並非恆定如一。我們能探測到的是中子星的旋轉能(電磁輻射的來源)。每當脈衝星發射電磁輻射後,它就會失去一部分旋轉能,且轉速下降。通過月複一月,年複一年地測量它們的旋轉週期,我們可以精確地推斷出它們的轉速降低了多少、在演變過程中能量損失了多少,甚至還能夠推斷出在因轉速太低而無法發光之前,它們還能生存多長時間。

事實還證明,每顆脈衝星都有與眾不同之處。有些亮度極高;有些會發生星震,頃刻間使轉速陡增;有些在雙星軌道上有伴星;還有數十顆脈衝星轉速奇快(高達每秒鍾一千次)。每次新發現都會帶來一些新的、珍奇的資料,科學家可以利用這些資料幫助我們瞭解宇宙。

喬斯林·貝爾·博內爾與1974年諾貝爾物理學獎無緣:博內爾是安東尼·休伊什(antony hewish)的研究生,正是她首次發現了脈衝星。1968年,她和休伊什聯名在《自然》雜誌上公佈了這一發現。1973年,她們又共同得到了美國富蘭克林管理研究院頒發的邁克爾遜獎章。遺憾的是,就在1974年,當諾貝爾獎第一次授予天文學家時,博內爾的導師休伊什以及同事馬丁·賴爾都榜上有名,但她自己卻被拒在諾貝爾的殿堂之外。許多天文學家對此表示了憤怒,但也有人認為博內爾僅僅是做了收集資料的工作,而休伊什對資料的解釋纔是關鍵。博內爾從來沒有去爭論自己的落選,但絕大多數的報告都顯示,她所做的絕非僅僅是進行早期的觀察。

半個世紀後的迴報:2018年9月6日,科學突破獎基礎物理學獎評選委員會宣佈,將基礎物理學獎特別獎授予英國天體物理學家喬瑟琳·貝爾·伯奈爾,表彰她在1967年對發現脈衝星作出的關鍵貢獻,以及她在科學界所發揮的積極領導作用,獎金為 300萬美元。

相關資訊:11月10日7時42分,華夏在酒泉衛星發射中心用長征十一號運載火箭,成功發射了脈衝星試驗衛星。該星主要用於驗證脈衝星探測器效能指標和空間環境適應性,積累在軌試驗資料,為脈衝星探測體製驗證奠定技術基礎。脈衝星被稱作宇宙中的燈塔,它們特征明顯、易於辨識,在宇宙中的定位位置比較精準。

脈衝星試驗衛星屬於太陽同步軌道衛星,衛星入軌後,將開展在軌技術試驗,驗證星載脈衝星探測器效能指標和空間環境適應性,積累在軌實測脈衝星資料,為脈衝星探測及技術體製驗證奠定技術基礎。

脈衝星和快速射電暴距離研究獲進展:天文研究中,測量天體到地球的距離通常很困難,但距離是最基本的引數。脈衝星距離是進一步研究脈衝星起源、演化、分佈以及輻射特性等所需最基本的引數。目前已發現的兩千多顆脈衝星中僅約有十分之一的脈衝星具有測量距離(不依賴於模型的距離)。近年來,快速射電暴是天文觀測中發現的一類起源未知的、色散量較大的、持續時間為毫秒級的射電脈衝。快速射電暴的距離對分析其起源以及與銀河係的位置關係(河內源或河外源)非常重要。已探測到的17個快速射電暴中有紅移測量的僅為兩個。

脈衝星發現不久,科學家發現使用脈衝星測量距離以及色散量(dm)可構建銀河係的電子密度模型。應用此模型可估測所有具有色散量測量的銀河係內脈衝星的距離,且模型距離的精度極大依賴於已知距離測量的脈衝星數目、準確度。最近的銀河係電子密度模型是ne2001模型,此模型主要描述了銀河係內自由電子密度的分佈。

近期,華夏科學院新疆天文台博士生姚菊枚構建了新的電子密度模型(簡稱ymw16)。相對已有模型,通過近十多年觀測,ymw16具備以下有利條件:一、具有測量距離的脈衝星數目增加了一倍,且銀河係結構引數精度提高;二、麥哲倫雲脈衝星數目增加,對麥哲倫雲結構認識得到提高;三、發現快速射電暴,研究了星係際介質自由電子密度的分佈。研究人員緊抓時機,提出的ymw16不僅提高了銀河係脈衝星模型距離精度,在95%的置信區間範圍內優於ne2001近40%,且是第一個可用於估測麥哲倫雲脈衝星及快速射電暴距離的模型。姚菊玫在澳大利亞天文台教授r. n. manchester與導師王娜的指導下,完成這項工作。相關研究成果已發表在《天體物理學雜誌》(the astrophysical journal,2017, 835, 29)上。

在脈衝星研究方麵,2021年5月“華夏天眼”團隊首次找到脈衝星三維速度與自轉軸共線的證據。“這一發現是當前超新星模擬所不能解釋的,挑戰了現有中子星起源模型,也拓展了人類對極端物理條件下特殊天體起源的認識。”

截至2022年8月,fast已發現的脈衝星超660顆。fast已開展脈衝星計時係統研製和先進接收機係統研製,未來fast還將深入脈衝星搜尋的科學研究。

2023年6月訊息,科學家利用“華夏天眼”fast發現了一個軌道週期僅為53分鍾的脈衝星雙星係統,是目前發現的軌道週期最短的脈衝星雙星係統,從觀測上證實了蜘蛛類脈衝星從“紅背”向“黑寡婦”係統演化的理論。該研究由華夏科學院國家天文台科研團隊與國內外合作者完成,相關成果6月21日在國際學術期刊《自然》線上發表。

2023年7月,從fast執行和發展中心獲悉,被譽為“華夏天眼”的500米口徑球麵射電望遠鏡(fast)已發現800餘顆新脈衝星。

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