什么是脈沖星？脈沖星是快速旋轉的中子星
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從地球上看，脈沖星看起來像閃爍的沖星恒星。 （圖片來源：MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images）
（神秘的脈沖北京外圍（澳門外圍女）電話微信181-8279-1445提供一二線城市高端外圍預約，快速安排30分鐘到達地球uux.cn）據美國太空網（作者：羅伯特·李卡拉·科菲爾德）：脈沖星是快速旋轉的中子星，以幾秒鐘到幾毫秒的星快固定間隔發射輻射脈沖。
脈沖星具有強大的轉的中星磁場，沿著磁極漏斗粒子，什脈速旋使它們加速到相對論速度，沖星從而產生兩束強大的脈沖光束，每極一束。星快根據加州大學，轉的中星因為磁場的什脈速旋兩極與脈沖星的自旋軸不對齊，粒子束和它們產生的沖星光隨著脈沖星的旋轉而被掃過。
脈沖星的脈沖周期性是由這些穿過地球上視線的光束引起的，當光線背對著我們時，星快脈沖星似乎在“關閉”點。轉的中星這些脈沖之間的時間是脈沖星的“周期”。
想象這是一把打開的剪刀在一個手柄上旋轉。一個葉片朝上，這是旋轉軸，而另一個葉片是光束。雖然旋轉軸具有相同的方向，但光束的方向隨著中子星的自旋而轉動。
因此，實際上，脈沖星可以被認為是“宇宙燈塔”。盡管燈塔可能整夜都在發出光束，北京外圍（澳門外圍女）電話微信181-8279-1445提供一二線城市高端外圍預約，快速安排30分鐘到達但受災的水手只有在它面向他們時才會看到它。因為它們旋轉得如此之快，所以看起來就像“閃爍”。
這也意味著“脈沖星”這個名字實際上可能具有誤導性，因為這些中子星實際上并沒有像天文學家曾經認為的那樣，通過周期性地收縮和膨脹來脈沖。它們的脈沖只是它們相對于我們對它們的看法的方向的一個因素，它們的光輸出基本上是一致的。
有兩種類型的脈沖星，一種周期為幾毫秒，這種周期隨時間變化非常緩慢，稱為毫秒脈沖星，以及其他脈沖星，稱為“普通脈沖星”。
脈沖星是如何形成的？
賓夕法尼亞州立大學說，像所有中子星一樣，脈沖星是在質量在太陽的四到八倍之間的恒星耗盡核聚變燃料時誕生的。（在新選項卡中打開）.當較輕的元素與較重的元素的融合停止時，支持大質量恒星抵抗自身巨大引力向內壓力的能量的產生也停止了。恒星一生所享受的平衡結束了，它開始崩潰。
隨著坍縮的進行，恒星的外層在超新星爆炸中被吹走，只有大質量恒星的鐵核含有相當于太陽的質量，大約是我們恒星的1.5倍。根據美國宇航局戈達德的說法，這壓碎成不超過12至17英里（19至27公里）的寬度，大約是地球上一個城市的寬度。
這產生了由95%中子組成的中子星物質，因為坍縮迫使電子和質子在一起。根據美國宇航局的說法，構成中子星的物質非常致密，僅一茶匙就重達40億噸。這相當于一萬個帝國大廈堆放在一個小勺子上！
這種超致密物質被阻止進一步擠在一起，因為恒星核心的質量無法克服其中子的量子特性。如果恒星的質量足以壓倒這種效應，中子星將繼續坍縮，直到它變成黑洞。
具有太陽質量的恒星永遠不會成為中子星，相反，我們的恒星將在氫耗盡后結束其生命，融合成氦，成為稱為白矮星的陰燃恒星殘骸。
核心坍縮的過程可能是導致年輕中子星像脈沖星一樣快速旋轉的原因。把這想象成一個溜冰者在懷里畫畫。當他們這樣做時，滑冰者旋轉得更快。這類似于坍縮的恒星核心的直徑迅速縮小。
關于為什么毫秒脈沖星旋轉得更快，一種理論是它們誕生于雙星系統中的大質量恒星。在中子星的形成過程結束后，新生的中子星從其緊密的雙星伴星中剝離了物質。這將角動量從多納星轉移到“饋送”的中子星，從而增加其旋轉或“旋轉”。
藝術家對脈沖星虹吸物質遠離伴星的印象，導致毫秒脈沖星的形成。（圖片來源：版權所有NASA/CXC/M.Weiss）
所有的中子星都是脈沖星嗎？
簡而言之，所有的脈沖星都是中子星，但并非所有的中子星都是脈沖星。
到目前為止，我們發現的大多數中子星都是脈沖星，但那是因為它們比中子星明顯得多。隨著大型輻射信標從磁極爆炸出來，天文學家可以比小而暗淡的中子星更容易觀察這些宇宙燈塔。
然而，一些脈沖星可能無法從地球上觀察到，因為它們的輻射光束永遠不會朝向我們。
我們可以相當肯定脈沖星正在快速旋轉中子星，因為在超新星的殘骸中已經發現了年輕的脈沖星，而這正是中子星有望被發現的地方。
其他目前看起來不是脈沖星并且看起來像非旋轉中子星的中子星可能曾經是脈沖星，但導致它們發射輻射束的過程可能已經“關閉”或發射可能太弱而無法觀察到。脈沖星的平均壽命約為1000萬年，隨著年齡的增長，它們的旋轉速度減慢。
因此，如果不是所有的中子星都是脈沖星，那么這些奇特的殘骸如何最終會像強大的宇宙燈塔一樣呢？
誰發現了脈沖星？
這些螃蟹脈沖星的圖像，錢德拉X射線天文臺在幾個月內拍攝，顯示中心有明亮的白色脈沖星，以及噴出的物質射流。（圖片來源：NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.）
1932年物理學家詹姆斯·查德威克（James Chadwick），中子星的概念最早是由列夫·朗道（Lev Landau）在1934年預言的在蘇聯，分別由沃爾特·巴德和弗里茨·茲威基同年在美國。
五年后的1939年，羅伯特·奧本海默（Robert Oppenheimer）和喬治·沃爾科夫（George Volkoff）將開發中子星的理論模型，但第一顆脈沖星形式的中子星還需要三十年才能被發現。
1967年，劍橋的射電天文學家參與了類星體的搜索，并開發了一種能夠檢測無線電波強度的快速和隨機變化的儀器，保存了這些信號以供以后分析。
在劍橋卡文迪什實驗室進行研究的24歲新霍爾研究生喬斯林·貝爾（Jocelyn Bell）在安東尼·休伊什（Antony Hewish）的監督下，發現了神秘的高度規則信號，與受太陽風影響的類星體預期的隨機信號非常不同。
這些信號是如此有規律，以至于當它們第一次被發現時，它們被歸因于人類活動。當人們推斷出這些高度規則的信號一定來自宇宙時，有人認為它們可能是智能外星生命的結果。
這導致這些脈沖的來源贏得了“LGM1”或“小綠人1”的詼諧名稱。當然，貝爾和休伊什繼續發現發射的實際來源是一顆周期為1.3373秒的脈沖星。這顆脈沖星現在有一個稍微不那么聳人聽聞的名字PSR B1919 + 21。
劍橋大學說截至今天，已經發現了3000多顆脈沖星，雖然這些脈沖星最初是在無線電波中發現的，但我們已經在X射線，伽馬射線甚至可見光中發現了這些宇宙燈塔。
脈沖星極端：脈沖星的旋轉速度有多快？
像所有中子星一樣，脈沖星的質量和大小受到相當嚴格的限制，大多數中子星的質量約為太陽的1.5倍。脈沖星變化很大的一個方面是它們的旋轉速率。有些以每秒數百次的速度旋轉，美國宇航局說比家用攪拌機的刀片還快。
2022年，天文學家發現了迄今為止最重的中子星，質量是太陽的2.35倍，這也是銀河系中有史以來旋轉最快的脈沖星。被命名為PSR J0952−0607的脈沖星也被稱為黑寡婦脈沖星，因為它被認為通過消耗伴星雙星達到了破紀錄的旋轉速度和質量。
黑寡婦脈沖星以707赫茲（HZ）或每秒707次的速度旋轉。其頂部是脈沖星PSR J1748-2446ad，它以716 HZ或每秒716次的速度旋轉。
1974年，拉塞爾·艾倫·赫爾斯和小約瑟夫·胡頓·泰勒馬薩諸塞大學阿默斯特分校的阿默斯特發現了另一種極端類型的脈沖星，它存在于一個有中子星的雙星系統中。
這種類型的脈沖星系統被命名為Hulse-Taylor二進制，對于希望研究阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的局限性以及研究引力波的天文學家來說，已經變得非常重要，引力波是時空結構中的微小漣漪，從宇宙中最強大和最暴力的事件和物體傳播。
脈沖星的用途
天空地圖，顯示用費米伽馬射線望遠鏡上的LAT儀器探測到的伽馬射線脈沖星。上圖是用LAT探測到的伽馬射線脈沖星：CGRO PSR（加號），年輕的無線電選擇（圓形），年輕的伽馬選擇（方形）和MSP（鉆石）。（圖片來源：Fermi-LAT/GSFC）
脈沖星是科學家研究各種現象的絕佳宇宙工具。
脈沖星發出的光攜帶有關這些物體及其內部發生的事情的信息。這意味著脈沖星為科學家提供了有關中子星物理學的信息，中子星是宇宙中最密集的物質（黑洞內物質發生的情況除外）。在如此難以置信的壓力下，物質的行為方式在宇宙中任何其他環境中都是前所未有的。中子星內部物質的奇怪狀態就是科學家所說的“核意大利面”：有時，原子排列成平板，如千層面，或螺旋狀，如fusilli，或小塊，如面疙瘩。
一些脈沖星也被證明非常有用，因為它們的脈沖精度很高。有許多已知的脈沖星以如此精確的規律閃爍;它們被認為是宇宙中最精確的自然時鐘。因此，科學家可以觀察脈沖星閃爍的變化，這可能表明附近空間正在發生某些事情。
正是通過這種方法，科學家們開始確定圍繞這些致密物體運行的外星行星的存在。事實上，在地球太陽系外發現的第一顆行星是圍繞脈沖星運行的。
由于脈沖星在太空中移動，同時每秒閃爍固定次數，科學家可以使用許多脈沖星來計算宇宙距離。脈沖星位置的變化意味著它發出的光或多或少需要時間才能到達地球。由于脈沖的精確計時，科學家們已經進行了一些最準確的距離測量。的宇宙物體。
脈沖星已被用于測試阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的各個方面，例如萬有引力。
脈沖星的常規時間也可能被引力波破壞 - 愛因斯坦預測的時空漣漪，并在2016年2月首次直接探測到。目前有多個實驗通過這種脈沖星方法尋找引力波。
在這些類型的應用中使用脈沖星取決于它們在旋轉中的穩定程度（從而提供非常規律的眨眼）， 斯科特·蘭塞姆，弗吉尼亞州夏洛茨維爾國家射電天文臺（NRAO）的一名天文學家說。
所有脈沖星在旋轉時都會逐漸減速;但是那些用于精確測量的裝置正在以令人難以置信的緩慢速度減慢，因此科學家們仍然可以將它們用作穩定的計時設備。
脈沖星墓地
美國宇航局（NASA）的脈沖星插圖，脈沖星是一顆快速旋轉的中子星，周期性地指向地球的輻射爆發。（圖片來源：美國宇航局戈達德太空飛行中心）
所有脈沖星都會隨著年齡的增長而逐漸減慢。脈沖星發出的輻射由其磁場和自旋共同提供動力。結果，減速的脈沖星也會失去功率，并逐漸停止發射輻射（或者至少，它停止發射足夠的輻射供望遠鏡探測），哈丁說。迄今為止的觀測表明，脈沖星在無線電波之前下降到伽馬射線的探測閾值以下。當脈沖星達到生命的這個階段時，它們就會進入所謂的脈沖星墓地。（停止發射的脈沖星可能被天文學家認為是普通的中子星）。
當脈沖星從超新星的殘骸中形成時，它會快速旋轉并輻射出大量能量，Ransom說。經過充分研究的蟹脈沖星就是這樣一顆年輕脈沖星的一個例子。這個階段可能會持續幾十萬年，之后脈沖星開始減速，只發射無線電波。他補充說，這些“中年”脈沖星可能構成了被確定為僅發射無線電波的脈沖星種群的大部分。這些脈沖星存活了數千萬年，最終減速到“死亡”并進入脈沖星墓地。
但是，如果脈沖星位于恒星伴星附近，它可能會被“回收”，這意味著它從鄰居那里吸取物質和能量，將其自旋增加到每秒數百次 - 從而產生毫秒脈沖星，并賦予曾經死亡的脈沖星新的生命。這種變化可能發生在脈沖星生命中的任何時間，這意味著“垂死”脈沖星的旋轉速度可以在數百到數百萬年內增加。脈沖星開始發射X射線，這對物體被稱為“低質量X射線雙星”，Ransom說。（這些同類相食的脈沖星被稱為“黑寡婦”脈沖星或“紅背”脈沖星，指的是已知會殺死同伴的兩種蜘蛛）。毫秒脈沖星是已知最古老的脈沖星 - 有些已經有數十億年的歷史，并且將繼續以這種高速率旋轉數十億年。
脈沖星并不是宇宙中子星的唯一極端例子。磁星是一種中子星，被認為擁有宇宙中最強大的磁場。