星海中最新的一座“燈塔”_風聞

原創： Meghan Bartels 牧夫天文

文章來源：Space.com

作者：Meghan Bartels

編譯：艾宇熙

校譯：徐鵬輝

編排：王璞

原文鏈接：https://www.space.com/42235-youngest-pulsar-ever-discovery-kes-75.html

脈衝星是具有強磁場、快速旋轉的中子星。在某些大質量恆星發生超新星爆發後，其核心塌縮成中子星，中子星密度極高、半徑很小，卻保留了前身星的大部分角動量，根據角動量守恆，可以得知爆炸後形成的中子星往往具有極大的旋轉速度。一些中子星具有強磁場，而如果其磁軸和自轉軸不重合，則會導致其磁場隨自轉在空間中變化。變化的磁場會產生電場，變化的電場和磁場相互激發產生了電磁波，也就是光子。

這些光子沿中子星的磁軸噴射出來，如同燈塔的探照燈一樣在空間中掃射。只有在燈塔的探照燈剛好掃射到你的眼睛時，你才能在那一瞬間看到這個信號——對於地球上的觀測者們來説，只有當一顆中子星自轉軸角度和磁軸角度合適，恰好能使光子流週期性掃射到地球方向時，才能被觀測到。在地球上，人們可以記錄到這樣的光子流每次掃射到地球時的週期性“脈衝”，因而把發射這類脈衝的星體稱為脈衝星。人們記錄到的脈衝信號可能來自光譜的各個波段。

圖注：只有當脈衝星噴流正好掃過地球（觀測者）時，我們才能記錄到脈衝信號

圖片來源：Joeri van Leeuwen

1967年，劍橋大學卡文迪許實驗室24歲的研究生喬絲琳·貝爾第一次記錄到了來自脈衝星的週期信號。1974年，她的導師安東尼·休伊什因發現脈衝星獲得了諾貝爾物理學獎，喬絲琳本人未能獲獎。儘管她公開聲明支持諾獎委員會的決定，但多年來時常有人為她鳴不平。直到兩週前的2018年10月17日， 2019年的“科學突破獎”名單揭曉，喬絲林在半個世紀後因她的發現獲得了“基礎物理學特別突破獎”和二百餘萬美元的獎金。她將全部獎金捐出，用於幫助立志成為物理學研究者的女性、少數族裔和難民學生。

左：喬絲琳·貝爾，拍攝於1967年24歲時；來源：Roger W Haworth

右：喬絲琳·貝爾·伯奈爾女爵士；來源：David Hartley/Shutterstock

迄今為止，科學家們已經發現了超過2000顆脈衝星。近日，錢德拉X射線天文台發現了一個以200萬英里/小時（約900千米/秒）運動的脈衝星風星雲。顧名思義，脈衝星風星雲是包圍在脈衝星之外的帶電粒子在其核心脈衝星的作用下形成的星雲，往往產生於脈衝星形成的早期，也就是超新星爆發的遺蹟之中。這個星雲的核心是編號為Kes 75的超新星遺蹟，早在2000年，研究團隊就第一次記錄到了它的存在。2008年，一篇發表在《科學》雜誌上的論文報道了人們探測到這個超新星遺蹟中的脈衝星PSR J1846–0258發出的X射線波段脈衝。現在，研究團隊在綜合分析了十幾年來的觀測數據後指出，這個脈衝星風星雲不可思議的運動速度很可能表明，星雲正在穿過超新星爆發形成的氣態鎳鐵富集區，這一空間區域密度很低。根據計算，超新星爆發的時間很可能在五個世紀之內。而Kes 75遺蹟中的這一脈衝星也因此成為了銀河系中人類已知的最年輕的脈衝星。不過，歷史上並沒有找到與之相關的超新星爆發記錄。

圖注：Kes 75的合成圖像。高能X射線波段信號用亮藍色表示，能量較低的波段用紫色表示。

圖片來源：X射線波段: NASA/CXC/NCSU/S. Reynolds; 可見光波段: PanSTARRS

『天文時刻』 牧夫出品

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蟹狀星雲脈衝星的X射線/可見光波段合成圖像

圖片來源 WIKI