脉冲星

[拼音]：maichongxing

[外文]：pulsar

具有短周期脉冲辐射的新型恒星。第一个脉冲星是英国天文学家休伊什和贝尔在1967年发现的。他们在3.7米的波长上发现来自狐狸座的、具有极短周期的射电脉冲信号，脉冲周期是1.337秒。不久，又陆续在其他天区发现好几个这种快速脉冲的射电源，后来称为脉冲星。到1978年，发现的脉冲星已有300多个。脉冲星的一般符号是PSR。例如，第一个脉冲星就记为PSR1919+21。1919表示这个脉冲星的赤经是19小时19分;+21表示脉冲星的赤纬是北纬21度。

观测特点

（1）周期性地发射短促的脉冲辐射。

（2）脉冲周期很短。周期最短的为0.03秒，最长的为4.3秒，周期通常有非常缓慢的变长现象。大约每年增长百万分之一秒到千亿分之一秒。

（3）脉冲辐射多呈单峰或双峰形状，有的甚至多到五个峰。每个脉冲星的个别脉冲在脉冲形状和强度上会有变化，但几百个脉冲累加得到的平均脉冲轮廓（在脉冲期间辐射能量随时间的变化曲线）是稳定的。每个脉冲星有它特有的平均脉冲轮廓。附图分别绘出脉冲星 PSR0833-45、 PSR1133+16、PSR2045-16和PSR0525+21的平均脉冲轮廓。

（4）脉冲辐射持续时间约为周期的百分之一到十分之几。

（5）脉冲辐射是高度的线偏振或椭圆偏振。偏振度和偏振矢量的方向在脉冲期间通常是变化的。

（6）绝大多数脉冲星只是在射电波段发出辐射。在射电波段的频谱分布一般呈简单的幂律谱，也有呈现为二段幂律谱合成的频谱。频谱指数通常是在3～1的范围。

（7）有些脉冲星的个别脉冲会出现规则的向前或向后的漂移现象，有些脉冲星有时会呈现短缺脉冲现象。

（8）个别脉冲星会有周期突然变化的现象。例如，近年来PSR0833-45的脉冲周期发生过三次突然变化（见脉冲星自转突快），PSR0531+21也有类似现象。

（9）已发现的脉冲星都是银河系内的天体，其距离在100秒差距到2万秒差距之间。大多分布在银道面两旁，有向银道面聚集的倾向。

脉冲星和中子星

现在已普遍认为，脉冲星是有很强磁场的快速自转着的中子星。它的表面磁场约为 1012～1014高斯。脉冲周期对应于自转周期。脉冲星辐射的能量是靠消耗它自身的自转能而来的。随着脉冲星不断地辐射能量，它的自转逐渐变慢，这就是脉冲星周期缓慢变长的原因。利用脉冲星的周期变率的观测值，可以计算脉冲星的能量损失速率。例如对于蟹状星云的中心星，可求得能量损失速率为7×1038尔格/秒，这与整个蟹状星云辐射的能量相符合。脉冲星上的能量转化过程是十分复杂的，自转能首先转变为低频的磁偶极辐射（在脉冲星诞生的早期还有引力波），然后再转化为高能粒子的能量和电磁辐射的能量，目前，关于这种能量转化的机制还不十分清楚。观测表明，电磁辐射具有高度的方向性，就像灯塔光束一样，使得脉冲星自转一周就能给出对应的脉冲图样。

最著名的一颗脉冲星是蟹状星云的中心星PSR0531+21（或NP0532），它的周期是0.0331秒，是目前已知脉冲星中周期最短的。它在射电、红外线、可见光、 X射线和γ 射线等波段都发出脉冲辐射。它的目视等是17等，距离约 6，300光年。蟹状星云的中心星据认是中国宋代记录的超新星（1054年金牛座“客星”）爆发后的残骸，蟹状星云是超新星爆发时抛出壳层的遗迹。脉冲星的年龄与由蟹状星云大小推算出的年龄相吻合，脉冲星能量损失与蟹状星云辐射能量的自洽，都有力地证实了这一点。

脉冲星的发现并被证认为中子星，是天体物理学和物理学的一项重大成就。这证实了三十多年前在理论上预言的、一种新型的、由超密态物质组成的恒星的存在。因此，脉冲星的发现被誉为二十世纪六十年代天文学的四大发现(脉冲星、类星体、微波背景辐射、星际分子)之一，是1974年度诺贝尔奖金的获奖项目。

参考书目

Pulsars，