PSR B1919+21(中子星)
· 描述:第一个发现的脉冲星
· 身份:一颗旋转中子星,位于狐狸座,距离地球约2,000光年
· 关键事实:由安东尼·休伊什和乔瑟琳·贝尔在1967年发现,脉冲周期约1.337秒,标志着脉冲星的确认。
PSR B1919+21:宇宙第一座“灯塔”的诞生——脉冲星发现的传奇与宇宙密码
引言:当宇宙的“滴答声”第一次被听见
1967年11月的剑桥,深夜的射电望远镜控制室里,乔瑟琳·贝尔(Jocelyn Bell)盯着示波器上跳动的绿线,眉头皱成了川字。她刚刚打印出一卷打孔纸带,上面的信号像一把规则的梳子——每隔1.337秒,就有一个尖锐的脉冲刺破背景噪音。
“这到底是什么?”她问导师安东尼·休伊什(Antony Hewish)。
休伊什凑过来,盯着纸带沉默了许久。作为剑桥大学卡文迪许实验室的射电天文学家,他正在主持一项“寻找类星体射电对应体”的项目,而贝尔负责的,是用一台新建的射电望远镜扫描天空,捕捉微弱的周期性信号。
“不是卫星,不是电离层反射,也不是仪器故障……”休伊什喃喃自语,“这可能是一个我们从未见过的天体。”
没人想到,这个让贝尔“头疼”了好几周的信号,会成为人类发现的第一颗脉冲星——它不仅证实了中子星的存在,更开启了天文学一个全新的领域:脉冲星物理学。而PSR B1919+21(“B”代表剑桥项目,“1919”是赤经,“+21”是赤纬),这个看似枯燥的编号,从此刻起,变成了宇宙中最着名的“灯塔”。
一、20世纪60年代:射电天文学的“黄金时代”
要理解PSR B1919+21的发现,必须先回到20世纪60年代——那是射电天文学从“边缘”走向“主流”的关键时期。
1.1 射电望远镜的“眼睛”:从军事到科学的转型
射电天文学的核心工具是射电望远镜——本质上是一个巨大的“金属碗”,通过接收宇宙中的无线电波,还原天体的信号。20世纪40年代,英国率先研发出射电望远镜,最初用于军事(探测敌方雷达),但战后,科学家们很快意识到:无线电波能穿透星际尘埃,看到光学望远镜看不到的宇宙。
1957年,苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”,全球射电望远镜网络开始追踪卫星信号——这不仅开启了太空时代,也让射电天文学家学会了如何处理“周期性信号”。
到了60年代,剑桥大学的卡文迪许实验室建造了一台低频射电望远镜(Low-Frequency Radio Telescope,LFRT):它由1000根垂直的金属杆组成,形成一个巨大的“Y”型阵列,覆盖了1.4公里的基线。这台望远镜的灵敏度极高,能捕捉到来自遥远星系的微弱射电信号——而贝尔的工作,就是用它“扫描”天空,寻找周期性的射电脉冲。
1.2 之前的“疑似信号”:宇宙在“暗示”什么?
其实在贝尔发现PSR B1919+21之前,射电天文学家已经观测到过一些“奇怪的信号”:
1961年,美国天文学家发现了一个来自天鹅座的“周期性射电源”,但当时以为是“仪器噪声”;
1965年,剑桥团队自己也观测到一个“每秒闪烁一次”的信号,但后来证明是人造卫星的反射。
这些“疑似信号”让天文学家意识到:宇宙中可能存在一种能发出周期性射电脉冲的天体,但没有人能确定它的本质。
而贝尔的任务,就是要找到这个“天体”——或者证明它不存在。
二、贝尔的“烦恼”:从“干扰信号”到“宇宙灯塔”
1967年夏天,贝尔开始分析LFRT的观测数据。她把望远镜对准天空的一个个小区域,记录下每个区域的射电信号,然后用打孔纸带打印出来——每一条纸带对应一个小时的观测,上面的花纹是信号的强度随时间的变化。
2.1 第一个“异常”:81.5 MHz频段的“梳子信号”
7月的一个夜晚,贝尔在分析81.5 MHz频段的数据时,发现了一张奇怪的纸带:上面的信号不是随机的噪音,而是每隔1.337秒出现一个脉冲,就像一把梳子的齿,整齐地排列在时间轴上。
“这是什么?”她标记下来,继续分析其他区域。接下来的几周,她又发现了三个类似的信号——它们的周期分别是1.2秒、1.6秒和0.7秒,都来自天空的不同位置。
贝尔的第一反应是“干扰”:会不会是附近的雷达?或者是电离层的反射?她检查了所有可能的干扰源,甚至爬上望远镜的支架,查看天线有没有被鸟粪覆盖——但信号依然存在。
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!
喜欢可观测Universe请大家收藏:(www.qbxsw.com)可观测Universe全本小说网更新速度全网最快。