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突然快转的时钟—波霎週期的异常变化与星震

时间:2020-07-28 来源:Q轻生活 作者: 点击量:693次

在满天的星星里有一种特别的星球,它们用极其稳定的週期发出一闪一闪的无线电脉冲,如同GPS卫星,天文学家称这种星球为波霎(pulsar),也可称为脉冲星。波霎最先是由英国剑桥大学的贝尔(Jocelyn Bell)和其指导教授休伊什(Antony Hewish)在1967年所发现。因为当时无线电波已经广为通讯使用,所以侦测到从外太空的宇宙深处传来有规律的无线电讯号时,一开始很难不与外星文明产生联想,更把最早发现的几个波霎以「小绿人(Little Green Man)」的名称来编号呢!
 
到目前为止,总共约有2700个波霎被发现。每个波霎都有一个自己的週期,这些无线电脉冲的週期长短从一、两毫秒到好几秒都有。每个波霎的週期都缓慢地变长,但变化率极小,大多是每秒增长千兆分之一秒的数量级,也就是每3000万年才会增长1秒。因此,波霎的週期非常稳定,大概是宇宙中最精準的时钟了。
波霎真面目──原来是中子星波霎究竟是什幺样的星球呢?根据週期长短及其极缓慢增长的现象,天文学家一般都认为波霎是快速旋转且带有强磁场的中子星(图一)。中子星是由大质量恆星演化到最后,经过超新星爆炸事件所遗留下来的星球。事实上,满天星斗其实都是像太阳一样的星球,在星球内部核心处进行着核融合反应,提供发光发热所需要的能量。 突然快转的时钟—波霎週期的异常变化与星震
 

图一:波霎示意图。图中显示中子星的自转轴并不一定与磁轴重叠,此转轴的差异导致中子星自转时,假如地球是在磁轴扫过的方向上,则会观测到週期性的无线电脉冲信号。



这些星球因为在天上的位置相对固定,所以称为恆星。各种核融合反应的燃料会耗尽,因此恆星从形成之后,就如同人的一生,随着时间推展,因结构与物理状态的改变,产生不同的样貌。与太阳类似质量的恆星演化到最后,会变成一个白矮星;而质量较大的则会发生超新星爆炸事件,形成一个中子星;质量更大的,就有可能变成黑洞。因篇幅有限,笔者将白矮星与黑洞留待他日再叙,以下就只谈谈与本文主题有关的中子星。中子星大解密大质量恆星演化到最后,核心会产生一个大铁核。进一步的重力塌陷,使得外部的物质爆开,而中间的核心部分密度则高到连原子核的界线都挤破,大量的质子与电子也都结合成中子,形成由中子组成的中子星。中子星的组成非常緻密,大约有一、两个太阳质量,但是半径却只有10公里左右,如同把整个太阳压缩到一个都市里,密度极高且表面重力极强,光是一小汤匙的水就重达100万公吨!
 
另外,中子星转得很快,重力塌陷时就像是原先张开双臂的溜冰选手把手收回,使自身旋转速度提升。虽然确切的机制仍有待釐清,中子星形成的时候,也会产生极强的磁场,其表面的磁场强度大约是地球表面的一兆倍,有些甚至可高达1000兆倍!......

 

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