星海中最新的一座“灯塔”_风闻

原创： Meghan Bartels 牧夫天文

文章来源：Space.com

作者：Meghan Bartels

编译：艾宇熙

校译：徐鹏辉

编排：王璞

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

脉冲星是具有强磁场、快速旋转的中子星。在某些大质量恒星发生超新星爆发后，其核心塌缩成中子星，中子星密度极高、半径很小，却保留了前身星的大部分角动量，根据角动量守恒，可以得知爆炸后形成的中子星往往具有极大的旋转速度。一些中子星具有强磁场，而如果其磁轴和自转轴不重合，则会导致其磁场随自转在空间中变化。变化的磁场会产生电场，变化的电场和磁场相互激发产生了电磁波，也就是光子。

这些光子沿中子星的磁轴喷射出来，如同灯塔的探照灯一样在空间中扫射。只有在灯塔的探照灯刚好扫射到你的眼睛时，你才能在那一瞬间看到这个信号——对于地球上的观测者们来说，只有当一颗中子星自转轴角度和磁轴角度合适，恰好能使光子流周期性扫射到地球方向时，才能被观测到。在地球上，人们可以记录到这样的光子流每次扫射到地球时的周期性“脉冲”，因而把发射这类脉冲的星体称为脉冲星。人们记录到的脉冲信号可能来自光谱的各个波段。

图注：只有当脉冲星喷流正好扫过地球（观测者）时，我们才能记录到脉冲信号

图片来源：Joeri van Leeuwen

1967年，剑桥大学卡文迪许实验室24岁的研究生乔丝琳·贝尔第一次记录到了来自脉冲星的周期信号。1974年，她的导师安东尼·休伊什因发现脉冲星获得了诺贝尔物理学奖，乔丝琳本人未能获奖。尽管她公开声明支持诺奖委员会的决定，但多年来时常有人为她鸣不平。直到两周前的2018年10月17日， 2019年的“科学突破奖”名单揭晓，乔丝林在半个世纪后因她的发现获得了“基础物理学特别突破奖”和二百余万美元的奖金。她将全部奖金捐出，用于帮助立志成为物理学研究者的女性、少数族裔和难民学生。

左：乔丝琳·贝尔，拍摄于1967年24岁时；来源：Roger W Haworth

右：乔丝琳·贝尔·伯奈尔女爵士；来源：David Hartley/Shutterstock

迄今为止，科学家们已经发现了超过2000颗脉冲星。近日，钱德拉X射线天文台发现了一个以200万英里/小时（约900千米/秒）运动的脉冲星风星云。顾名思义，脉冲星风星云是包围在脉冲星之外的带电粒子在其核心脉冲星的作用下形成的星云，往往产生于脉冲星形成的早期，也就是超新星爆发的遗迹之中。这个星云的核心是编号为Kes 75的超新星遗迹，早在2000年，研究团队就第一次记录到了它的存在。2008年，一篇发表在《科学》杂志上的论文报道了人们探测到这个超新星遗迹中的脉冲星PSR J1846–0258发出的X射线波段脉冲。现在，研究团队在综合分析了十几年来的观测数据后指出，这个脉冲星风星云不可思议的运动速度很可能表明，星云正在穿过超新星爆发形成的气态镍铁富集区，这一空间区域密度很低。根据计算，超新星爆发的时间很可能在五个世纪之内。而Kes 75遗迹中的这一脉冲星也因此成为了银河系中人类已知的最年轻的脉冲星。不过，历史上并没有找到与之相关的超新星爆发记录。

图注：Kes 75的合成图像。高能X射线波段信号用亮蓝色表示，能量较低的波段用紫色表示。

图片来源：X射线波段: NASA/CXC/NCSU/S. Reynolds; 可见光波段: PanSTARRS

『天文时刻』 牧夫出品

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蟹状星云脉冲星的X射线/可见光波段合成图像

图片来源 WIKI