脈沖星(Pulsar),,又稱波霎,是中子星的一種,,為會(huì)周期性發(fā)射脈沖信號(hào)的星體,,直徑大多為10千米左右,自轉(zhuǎn)極快,。
人們最早認(rèn)為恒星是永遠(yuǎn)不變的,。而大多數(shù)恒星的變化過(guò)程是如此的漫長(zhǎng),人們也根本覺(jué)察不到,。然而,,并不是所有的恒星都那么平靜。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn),,有些恒星也很“調(diào)皮”,,變化多端。于是,,就給那些喜歡變化的恒星起了個(gè)專門的名字,,叫“變星”。
脈沖星發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)律,。一開(kāi)始,,人們對(duì)此很困惑,甚至曾想到這可能是外星人在向我們發(fā)電報(bào)聯(lián)系,。據(jù)說(shuō),,第一顆脈沖星就曾被叫做“小綠人一號(hào)”。
經(jīng)過(guò)幾位天文學(xué)家一年的努力,,終于證實(shí),,脈沖星就是正在快速自轉(zhuǎn)的中子星。而且,,正是由于它的快速自轉(zhuǎn)而發(fā)出射電脈沖,。蟹狀星云脈沖星的X射線/可見(jiàn)光波段合成圖像,。
正如地球有磁場(chǎng)一樣,恒星也有磁場(chǎng),;也正如地球在自轉(zhuǎn)一樣,,恒星也都在自轉(zhuǎn)著;還跟地球一樣,,恒星的磁場(chǎng)方向不一定跟自轉(zhuǎn)軸在同一直線上,。這樣,每當(dāng)恒星自轉(zhuǎn)一周,,它的磁場(chǎng)就會(huì)在空間劃一個(gè)圓,,而且可能掃過(guò)地球一次。
那么豈不是所有恒星都能發(fā)脈沖了,?其實(shí)不然,,要發(fā)出像脈沖星那樣的射電信號(hào),需要很強(qiáng)的磁場(chǎng),。而只有體積越小,、質(zhì)量越大的恒星,它的磁場(chǎng)才越強(qiáng),。而中子星正是這樣高密度的恒星,。
另一方面,當(dāng)恒星體積越大,、質(zhì)量越大,,它的自轉(zhuǎn)周期就越短。我們很熟悉的地球自轉(zhuǎn)一周要二十四小時(shí),。而脈沖星的自轉(zhuǎn)周期竟然小到0.0014秒,!要達(dá)到這個(gè)速度,連白矮星都不行,。這同樣說(shuō)明,,只有高速旋轉(zhuǎn)的中子星,才可能扮演脈沖星的角色,。
脈沖星發(fā)射射電脈沖
這個(gè)結(jié)論引起了巨大的轟動(dòng),。因?yàn)殡m然早在30年代,中子星就作為假說(shuō)而被提了出來(lái),,但是一直沒(méi)有得到證實(shí),,人們也不曾觀測(cè)到中子星的存在。而且因?yàn)槔碚擃A(yù)言的中子星密度大得超出了人們的想象,,在當(dāng)時(shí),,人們還普遍對(duì)這個(gè)假說(shuō)抱懷疑的態(tài)度。
直到脈沖星被發(fā)現(xiàn)后,,經(jīng)過(guò)計(jì)算,,它的脈沖強(qiáng)度和頻率只有像中子星那樣體積小,、密度大、質(zhì)量大的星體才能達(dá)到,。這樣,,中子星才真正由假說(shuō)成為事實(shí),。這真是上世紀(jì)天文學(xué)上的一件大事,。因此,脈沖星的發(fā)現(xiàn),,被稱為二十世紀(jì)六十年代的四大天文學(xué)重要發(fā)現(xiàn)之一,。
脈沖星是20世紀(jì)60年代天文的四大發(fā)現(xiàn)之一。至今,,脈沖星已被我們找到了不少于1620多顆,,并且已得知它們就是高速自轉(zhuǎn)著的中子星。
脈沖星有個(gè)奇異的特性——短而穩(wěn)定的脈沖周期,。所謂脈沖就是像人的脈搏一樣,,一下一下出現(xiàn)短促的無(wú)線電訊號(hào),如貝爾發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星,,每?jī)擅}沖間隔時(shí)間是1.337秒,,其他脈沖還有短到0.0014秒(編號(hào)為PSR-J1748-2446)的,最長(zhǎng)的也不過(guò)11.765735秒(編號(hào)為PSR-J1841-0456),。那么,,這樣有規(guī)則的脈沖究竟是怎樣產(chǎn)生的呢?
天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè),、研究得出結(jié)論,,脈沖的形成是由于脈沖星的高速自轉(zhuǎn)。那為什么自轉(zhuǎn)能形成脈沖呢,?原理就像我們乘坐輪船在海里航行,,看到過(guò)的燈塔一樣。設(shè)想一座燈塔總是亮著且在不停地有規(guī)則運(yùn)動(dòng),,燈塔每轉(zhuǎn)一圈,,由它窗口射出的燈光就射到我們的船上一次。不斷旋轉(zhuǎn),,在我們看來(lái),,燈塔的光就連續(xù)地一明一滅。脈沖星也是一樣,,當(dāng)它每自轉(zhuǎn)一周,,我們就接收到一次它輻射的電磁波,于是就形成一斷一續(xù)的脈沖,。脈沖這種現(xiàn)象,,也就叫“燈塔效應(yīng)”,。脈沖的周期其實(shí)就是脈沖星的自轉(zhuǎn)周期。
然而燈塔的光只能從窗口射出來(lái),,是不是說(shuō)脈沖星也只能從某個(gè)“窗口”射出來(lái)呢,?正是這樣,脈沖星就是中子星,,而中子星與其他星體(如太陽(yáng))發(fā)光不一樣,,太陽(yáng)表面到處發(fā)亮,中子星則只有兩個(gè)相對(duì)著的小區(qū)域才能輻射出來(lái),,其他地方輻射是跑不出來(lái)的,。即是說(shuō)中子星表面只有兩個(gè)亮斑,別處都是暗的,。這是什么原因呢,?原來(lái),中子星本身存在著極大的磁場(chǎng),,強(qiáng)磁場(chǎng)把輻射封閉起來(lái),,使中子星輻射只能沿著磁軸方向,從兩個(gè)磁極區(qū)出來(lái),,這兩磁極區(qū)就是中子星的“窗口”,。
中子星的輻射從兩個(gè)“窗口”出來(lái)后,在空中傳播,,形成兩個(gè)圓錐形的輻射束,。若地球剛好在這束輻射的方向上,我們就能接收到輻射,,且每轉(zhuǎn)一圈,,這束輻射就掃過(guò)地球一次,也就形成我們接收到的有規(guī)則的脈沖信號(hào),。
燈塔模型是現(xiàn)在最為流行的脈沖星模型,。另一種磁場(chǎng)震蕩模型還沒(méi)有被普遍接受。
脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的中子星,,但并不是所有的中子星都是脈沖星,。因?yàn)楫?dāng)中子星的輻射束不掃過(guò)地球時(shí),我們就接收不到脈沖信號(hào),,此時(shí)中子星就不表現(xiàn)為脈沖星了,。
脈沖星的一般符號(hào)是PSR。例如,,第一個(gè)脈沖星就記為PSR1919 21,。1919表示這個(gè)脈沖星的赤經(jīng)是19小時(shí)19分; 21表示脈沖星的赤緯是北緯21度。
雙脈沖星PSRJ0737-3039A/B的發(fā)現(xiàn),讓人們欣喜若狂,。它是由兩個(gè)脈沖星形成的雙星系統(tǒng),。能夠發(fā)現(xiàn)雙脈沖星系統(tǒng),確實(shí)是非常幸運(yùn)的事情,。對(duì)PSRJ0737-3039A進(jìn)行計(jì)算以后,,科學(xué)家預(yù)言它的脈沖輪廓形狀會(huì)發(fā)生較快的演化,甚至預(yù)言在2020年左右,,它的光束會(huì)由于軸線進(jìn)動(dòng)而從我們的視線中消失,,但是,仔細(xì)的觀測(cè)結(jié)果顯示,,預(yù)期的脈沖輪廓形狀根本就沒(méi)有發(fā)生變化,,這對(duì)科學(xué)家的打擊可是不小。預(yù)言的失敗讓我們感到,,脈沖星的燈塔模型似乎存在著問(wèn)題。
盡管還沒(méi)有十分有力的證據(jù),,但是全世界的脈沖星專家都相信,,脈沖星并非或明或暗地閃爍發(fā)光,而是發(fā)射出恒定的能量流,。只是這一能量就像手電筒的光線那樣匯聚成一束非常窄的光束,,從星體的磁極發(fā)射出來(lái)。中子星的磁軸與旋轉(zhuǎn)軸之間成一定角度(這與地球的磁北極地理北極位置略有不同一樣),。星體旋轉(zhuǎn)時(shí),,這一光束就象燈塔的光束或救護(hù)車警燈一樣,掃過(guò)太空,。只有當(dāng)此光束直接照射到地球時(shí),,我們才能用某些望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到脈沖星的信號(hào)。這樣一來(lái),,恒流的光束就變成了脈沖光,。
幾乎所有的專家都相信上述這種燈塔模型。但是也有“離經(jīng)叛道”的不同意見(jiàn)被提了出來(lái),。新的觀點(diǎn)認(rèn)為脈沖星的發(fā)光不是源自它的磁極,,而是來(lái)自它的周圍。同時(shí)認(rèn)為,,脈沖星發(fā)出脈沖光是因?yàn)樗拇艌?chǎng)在高速地翻轉(zhuǎn)振蕩,,激變的磁場(chǎng)造成星體周圍出現(xiàn)了極高的感生電場(chǎng)。這個(gè)感生電場(chǎng)的峰值出現(xiàn)在磁場(chǎng)過(guò)零點(diǎn)附近,,并且加速帶電粒子使其發(fā)出同步輻射,。這就可以解釋脈沖信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理。
磁場(chǎng)振蕩模型的優(yōu)點(diǎn)在于有太陽(yáng)這個(gè)低頻振蕩的樣板。我們知道,,太陽(yáng)磁場(chǎng)的方向每過(guò)11年就會(huì)翻轉(zhuǎn)一次,,如果太陽(yáng)塌縮成了中子星,它的自轉(zhuǎn)周期可以縮短到秒級(jí)甚至毫秒級(jí),,同時(shí),,它的磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)周期也可能達(dá)到毫秒級(jí)。電磁振蕩模型遇到的問(wèn)題在于如下疑問(wèn):星體的磁場(chǎng)真的能那么快地翻轉(zhuǎn)嗎,?當(dāng)然,,燈塔模型也有它的問(wèn)題:磁鐵高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,真的能從磁極發(fā)光嗎,?
脈沖信號(hào)的輻射,,曾經(jīng)被認(rèn)為是中子星的極端磁場(chǎng)的特有行為。但是后來(lái)人們發(fā)現(xiàn),,在某些主序星上,,比如超冷星TVLM 513-46546和化學(xué)特殊星CU Virginis,都發(fā)現(xiàn)了非常相似的脈沖輻射,,而這些星體的磁場(chǎng)都很低(數(shù)千高斯),。這對(duì)磁場(chǎng)震蕩模型是有利的。因?yàn)榇艌?chǎng)震蕩模型降低了對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求,。
絕大多數(shù)的脈沖星可以在射電波段被觀測(cè)到,。少數(shù)的脈沖星也能在可見(jiàn)光、X射線甚至γ射線波段內(nèi)被觀測(cè)到,,例如著名的蟹狀脈沖星就可以在射電到γ射線的各個(gè)波段內(nèi)被觀測(cè)到,。
1967年10月,劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的安東尼·休伊什教授的研究生——24歲的喬絲琳·貝爾檢測(cè)射電望遠(yuǎn)鏡收到的信號(hào)時(shí)無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一些有規(guī)律的脈沖信號(hào),,它們的周期十分穩(wěn)定,,為1.337秒。起初她 以為這是外星人“小綠人(LGM)”發(fā)來(lái)的信號(hào),,但在接下來(lái)不到半年的時(shí)間里,,又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)這樣的脈沖信號(hào)。后來(lái)人們確認(rèn)這是一類新的天體,,并把它命名為脈沖星(Pulsar,,又稱波霎)。脈沖星與類星體、宇宙微波背景輻射,、星際有機(jī)分子一道,,并稱為20世紀(jì)60年代天文學(xué)“四大發(fā)現(xiàn)”,。安東尼·休伊什教授本人也因脈沖星的發(fā)現(xiàn)而榮獲1974年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),盡管人們對(duì)貝爾小姐未能獲獎(jiǎng)而頗有微詞,。
1997年拍攝的美國(guó)電影《超時(shí)空接觸》(Contact)中女主角破譯了來(lái)自外太空的有規(guī)律的信號(hào),,并據(jù)此制成了特殊的機(jī)器,。但第一次確定乘坐機(jī)器與外星智慧聯(lián)系的人選時(shí),,卻沒(méi)有選她,。這段情節(jié)被認(rèn)為是影射了貝爾小姐沒(méi)有獲得諾貝爾獎(jiǎng)的事情,。
15歲女生發(fā)現(xiàn)新脈沖星
一名西維吉尼亞的高中學(xué)生,,使用來(lái)自綠灣射電天文望遠(yuǎn)鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,,簡(jiǎn)寫(xiě)GBT)的數(shù)據(jù),,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新脈沖星,。 Shay Bloxton,,15歲,參與了一個(gè)讓學(xué)生分析射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)的項(xiàng)目,,于2009年10月15日發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可能是脈沖星的天體,。她和NRAO天文臺(tái)的天文學(xué)家在一個(gè)月后再次觀察了該天體,,證實(shí)它確實(shí)是一顆脈沖星,。Bloxton表示十分興奮,她在11月份前往綠灣,,參加跟蹤觀察,。她所參與的項(xiàng)目叫Pulsar Search Collaboratory(PSC),是美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)和西維吉尼亞大學(xué)的聯(lián)合項(xiàng)目,??茖W(xué)家首次發(fā)現(xiàn)脈沖星是在1967年。去年末,,另一名來(lái)自South Harrison高中的西維吉尼亞學(xué)生,,也在參與PSC項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)類似脈沖星的天體。
錐形掃射1968年有人提出脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星,。中子星具有強(qiáng)磁場(chǎng),,運(yùn)動(dòng)的帶電粒子發(fā)出同步輻射,形成與中子星一起轉(zhuǎn)動(dòng)的射電波束,。由于中子星的自轉(zhuǎn)軸和磁軸一般并不重合,,每當(dāng)射電波束掃過(guò)地球時(shí),就接收到一個(gè)脈沖,。
恒星在演化末期,,缺乏繼續(xù)燃燒所需要的核反應(yīng)原料,內(nèi)部輻射壓降低,,由于其自身的引力作用逐漸坍縮,。質(zhì)量不夠大(約數(shù)倍太陽(yáng)質(zhì)量)的恒星坍縮后依靠電子簡(jiǎn)并壓力與引力相抗衡,成為白矮星,,而在質(zhì)量比這還大的恒星里面,電子被壓入原子核,,形成中子,,這時(shí)候恒星依靠中子的簡(jiǎn)并壓與引力保持平衡,這就是中子星,。典型中子星的半徑只有幾公里到十幾公里,,質(zhì)量卻在1-2倍太陽(yáng)質(zhì)量之間,,因此其密度可以達(dá)到每立方厘米上億噸。由于恒星在坍縮的時(shí)候角動(dòng)量守恒,,坍縮成半徑很小的中子星后自轉(zhuǎn)速度往往非??臁S忠?yàn)楹阈谴艌?chǎng)的磁軸與自轉(zhuǎn)軸通常不平行,,有的夾角甚至達(dá)到90度,,而電磁波只能從磁極的位置發(fā)射出來(lái),形成圓錐形的輻射區(qū),。
此外在持脈沖星便是中子星的證據(jù)中,,其中一個(gè)便是我們?cè)谛窢钚窃疲∕1;原天關(guān)客星,,SN 1054)確實(shí)也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)周期約0.033s的波霎,。
脈沖星靠消耗自轉(zhuǎn)能而彌補(bǔ)輻射出去的能量,因而自轉(zhuǎn)會(huì)逐漸放慢,。但是這種變慢非常緩慢,,以致于信號(hào)周期的精確度能夠超過(guò)原子鐘。而從脈沖星的周期就可以推測(cè)出其年齡的大小,,周期越短的脈沖星越年輕,。
脈沖星的特征除高速自轉(zhuǎn)外,還具有極強(qiáng)的磁場(chǎng),,電子從磁極射出,,輻射具有很強(qiáng)的方向性。由于脈沖星的自轉(zhuǎn)軸和它的磁軸不重合,,在自轉(zhuǎn)中,,當(dāng)輻射向著觀測(cè)者時(shí),觀測(cè)者就接收到了脈沖,。到1999年,,已發(fā)現(xiàn)1000顆脈沖星。
毫秒脈沖星(Millisecond pulsar)
20世紀(jì)80年代,,由發(fā)現(xiàn)了一類所謂的毫秒脈沖星,,它們的周期太短了,只有毫秒量級(jí),,之前的儀器雖然能探測(cè)到,,但是很難將脈沖分辨出來(lái)。研究發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星并不年輕,,這就對(duì)傳統(tǒng)的“周期越短越年輕”的理論提出了挑戰(zhàn),。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星與密近雙星有關(guān)。
著名的脈沖星
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星:PSR1919 21,,也就是上文貝爾小姐發(fā)現(xiàn)的那顆脈沖星,,位于狐貍座方向,,周期為1.33730119227秒。
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖雙星:PSR B1913 16
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆毫秒脈沖星:PSR B1937 21
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆帶有行星系統(tǒng)的脈沖星:PSR B1257 12
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆雙脈沖星系統(tǒng):PSRJ0737-3039
脈沖星的命名由脈沖星英文pulsar的縮寫(xiě)PSR加上其赤經(jīng)赤緯坐標(biāo)組成,。如PSR B1937 21,,1937是指該脈沖星位于赤經(jīng)19 37 , 21是指其位于赤緯 21°,,B意味著赤經(jīng)赤緯值是歸算到歷元1950年的值,。此外,J則表示赤經(jīng)赤緯值是歸算到歷元2000年的值,。
脈沖星被認(rèn)為是“死亡之星”,,是恒星在超新星階段爆發(fā)后的產(chǎn)物。超新星爆發(fā)之后,,就只剩下了一個(gè)“核”,,僅有幾十公里大小,它的旋轉(zhuǎn)速度很快,,有的甚至可以達(dá)到每秒714圈,。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,它的磁場(chǎng)會(huì)使它形成強(qiáng)烈的電波向外界輻射,,脈沖星就像是宇宙中的燈塔,,源源不斷地向外界發(fā)射電磁波,這種電磁波是間歇性的,,而且有著很強(qiáng)的規(guī)律性,。正是由于其強(qiáng)烈的規(guī)律性,脈沖星被認(rèn)為是宇宙中最精確的時(shí)鐘,。
脈沖星的存在是過(guò)去人們沒(méi)有預(yù)料到的,,它的性質(zhì)如此奇特,以至于人們?cè)趯?duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程中產(chǎn)生了很多故事,。
發(fā)現(xiàn)脈沖星
脈沖星剛發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,,人們以為那是外星人向我們發(fā)射的電磁波,他們?cè)趯で笥钪嬷械闹簟?/p>
1967年,,英國(guó)劍橋新建造了射電望遠(yuǎn)鏡,,這是一種新型的望遠(yuǎn)鏡,它的作用是觀測(cè)射電輻射受行星際物質(zhì)的影響,。整個(gè)裝置不能移動(dòng),,只能依靠各天區(qū)的周日運(yùn)動(dòng)進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)而進(jìn)行逐條掃描。1967年7月,,這臺(tái)儀器正式投入使用,,接受波長(zhǎng)為3.7米。用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)并擔(dān)任繁重記錄處理的是休伊什的女博士研究生喬斯琳·貝爾。在觀測(cè)的過(guò)程中,,細(xì)心的貝爾小姐發(fā)現(xiàn)了一系列的奇怪的脈沖,這些脈沖的時(shí)間間距精確的相等,。貝爾小姐立刻把這個(gè)消息報(bào)告給她的導(dǎo)師休伊什,,休伊什認(rèn)為這是受到了地球上某種電波的影響。但是,,第二天,,也是同一時(shí)間,也是同一個(gè)天區(qū),,那個(gè)神秘的脈沖信號(hào)再次出現(xiàn),。這一次可以證明,這個(gè)奇怪的信號(hào)不是來(lái)自于地球,,它確實(shí)是來(lái)自于天外,。
這是不是外星人向我們發(fā)出的文明信號(hào)呢,新聞媒體對(duì)這個(gè)問(wèn)題投入了極大的熱情,,不久,,貝爾又發(fā)現(xiàn)了天空中的另外幾個(gè)這樣的天區(qū),最后終于證明,,這是一種新型的還不被人們認(rèn)識(shí)的天體——脈沖星,。1974年,這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng),,獎(jiǎng)項(xiàng)頒給了休伊什,,以獎(jiǎng)勵(lì)他所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了脈沖星。令人遺憾的是,,脈沖星的直接發(fā)現(xiàn)者,,喬斯琳.貝爾小姐不在獲獎(jiǎng)人員之列。事實(shí)上,,在脈沖星的發(fā)現(xiàn)中,,起關(guān)鍵作用的應(yīng)該是貝爾小姐的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和極度細(xì)心的觀測(cè)。
中學(xué)生發(fā)現(xiàn)脈沖星
從事天文研究的都是專業(yè)天文學(xué)家,,他們有豐富的研究經(jīng)驗(yàn),,也有專業(yè)的研究設(shè)備,所以他們可以取得驕人的成績(jī),。但是,,在脈沖星的發(fā)現(xiàn)歷史上,卻有著一個(gè)特別的例子,,這個(gè)例子就是三名中學(xué)生發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星,。通常情況下,超新星爆發(fā)后,會(huì)在原來(lái)的遺址上留下來(lái)一顆恒星的殘骸,,這樣的殘骸很可能就是脈沖星,,但是,科學(xué)家沒(méi)有注意到這個(gè)問(wèn)題,,卻讓三名中學(xué)生發(fā)現(xiàn)了,。于是,這三個(gè)中學(xué)生獲得了西門子-西屋科學(xué)和技術(shù)競(jìng)賽大獎(jiǎng),。
在美國(guó)北卡羅來(lái)納州,,有三名中學(xué)生,他們都是天文發(fā)燒友,,經(jīng)常在一起探討天文問(wèn)題,,錢德拉塞卡空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)回的資料引起了他們的興趣,他們發(fā)現(xiàn)在IC443的超新星遺跡有些特別,,似乎有一個(gè)點(diǎn)狀的X射線源存在,,這表明那里很可能會(huì)有一顆脈沖星。他們把這個(gè)消息報(bào)告給了專業(yè)天文學(xué)家,。結(jié)果,,這個(gè)發(fā)現(xiàn)獲得了專家的認(rèn)可,麻省理工學(xué)院脈沖星專家布賴恩博士對(duì)這些中學(xué)生的成果評(píng)價(jià)說(shuō):“這是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的科學(xué)發(fā)現(xiàn),。有關(guān)人員都應(yīng)該對(duì)此成就感到驕傲,?!?/p>
脈沖星實(shí)在是一種奇異的天體,,人們對(duì)它的各種特性還沒(méi)有完全了解,很多發(fā)現(xiàn)都是事先沒(méi)有預(yù)料到的,。隨著人們對(duì)它的了解越來(lái)越多,,這方面的理論建設(shè)也就會(huì)越來(lái)越完善,,故事也許不會(huì)再發(fā)生。
那是1967年8月,,劍橋射電天文臺(tái)的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺(jué)到一個(gè)奇怪的“干擾”信號(hào),,經(jīng)多次反復(fù)鉆研,她成功地認(rèn)證:地球每隔1.33秒接收到一個(gè)極其規(guī)則的脈沖,。得知這一驚人消息,,她的導(dǎo)師休伊什曾懷疑這可能是外星人——“小綠人”——發(fā)出的摩爾斯電碼,他們可能在向地球問(wèn)候。但是,,進(jìn)一步的測(cè)量表明,,這個(gè)天體發(fā)出脈沖的頻率精確得令人難以置信,并沒(méi)有電碼的明顯豐富信息,。接下來(lái),,貝爾又找出了另外3個(gè)類似的源,,所以排除了外星人信號(hào),因?yàn)椴豢赡苡腥齻€(gè)“小綠人”在不同方向,、同時(shí)向地球發(fā)射穩(wěn)定頻率信號(hào),。再經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)研究,1968年2月,,貝爾和休伊什聯(lián)名在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告了新型天體——脈沖星的發(fā)現(xiàn),,并認(rèn)為脈沖星就是物理學(xué)家預(yù)言的超級(jí)致密的、接近黑洞的奇異天體,其半徑大約10公里,,其密度相當(dāng)于將整個(gè)太陽(yáng)壓縮到北京市區(qū)的范圍,因此具有超強(qiáng)的引力場(chǎng),。乒乓球大小的脈沖星物質(zhì)相當(dāng)于地球上一座山的重量,。這是20世紀(jì)激動(dòng)人心的重大發(fā)現(xiàn),為人類探索自然開(kāi)辟了新的領(lǐng)域,,而且對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,,成為上世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一。
然而,,榮譽(yù)出現(xiàn)了歸屬爭(zhēng)議,。1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)桂冠只戴在導(dǎo)師休伊什的頭上,完全忽略了學(xué)生貝爾的貢獻(xiàn),,輿論一片嘩然,。英國(guó)著名天文學(xué)家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報(bào)》發(fā)表談話,他認(rèn)為,,貝爾應(yīng)同休伊什共享諾貝爾獎(jiǎng),,并對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)授獎(jiǎng)前的調(diào)查工作欠周密提出了批評(píng),甚至認(rèn)為此事件是諾貝爾獎(jiǎng)歷史上一樁丑聞,、性別歧視案,。霍伊爾還認(rèn)為,,貝爾的發(fā)現(xiàn)是非常重要的,,但她的導(dǎo)師竟把這一發(fā)現(xiàn)扣壓半年,從客觀上講就是一種盜竊,。更有學(xué)者指出,,“貝爾小姐作出的卓越發(fā)現(xiàn),讓她的導(dǎo)師休伊什贏得了諾貝爾物理獎(jiǎng)”,。著名天文學(xué)家曼徹斯特和泰勒所著《脈沖星》一書(shū)的扉頁(yè)上寫(xiě)道:“獻(xiàn)給喬瑟琳·貝爾,,沒(méi)有她的聰明和執(zhí)著,我們不能獲得脈沖星的喜悅,?!?。霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史》一書(shū)中,,也只說(shuō)脈沖星是貝爾發(fā)現(xiàn)的,,不提休伊什。
關(guān)于脈沖星真正發(fā)現(xiàn)者的爭(zhēng)論和對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)的質(zhì)疑,,已經(jīng)歷了40年,。40年后的今天,它再次成為關(guān)注話題,?;厥淄拢鳛閷?dǎo)師的休伊什獲得了諾貝爾獎(jiǎng),,無(wú)可厚非,,但貝爾失去殊榮,卻令人感到惋惜,。如果沒(méi)有貝爾對(duì)“干擾”信號(hào)一絲不茍的追究,,他們可能錯(cuò)過(guò)脈沖星的發(fā)現(xiàn)。若把諾貝爾獎(jiǎng)“競(jìng)賽”比作科學(xué)“奧運(yùn)會(huì)”,,那么,,40年前的“裁判”們顯然吹了“黑哨”,至少是誤判,這玷污了諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)公正權(quán)威性,。
貝爾訪問(wèn)北京期間,,筆者與她談起脈沖星的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷和對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)的看法,她說(shuō),,脈沖星發(fā)現(xiàn)后不久,,她就被迫離開(kāi)了劍橋大學(xué)。沉默稍許,,她直言,上世紀(jì)60年代,,科學(xué)機(jī)構(gòu)普遍存在忽視學(xué)生貢獻(xiàn)的傾向,特別是女學(xué)生,。導(dǎo)師經(jīng)常以“上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)”自居,,將學(xué)生成果竊為己有,然后想辦法把學(xué)生一腳踢開(kāi)。然而,,1993年,,兩位美國(guó)天文學(xué)家因發(fā)現(xiàn)脈沖星雙星而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí),諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)格外精心,邀請(qǐng)貝爾參加了頒獎(jiǎng)儀式,,算是一種補(bǔ)償吧,。1968年,離開(kāi)劍橋后,,她和休伊什沒(méi)有再合作,,直到上世紀(jì)80年代,,他們才在一次國(guó)際會(huì)議上相見(jiàn),并握手言和,。脈沖星發(fā)現(xiàn)以來(lái),,除了諾貝爾獎(jiǎng),她榮獲了十幾項(xiàng)世界級(jí)科學(xué)獎(jiǎng),,并成為科學(xué)大使,。
最愚蠢的一腳
就在貝爾小姐發(fā)現(xiàn)射電脈沖之前,有位物理學(xué)家也把他的射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了太空,,他觀測(cè)的位置是獵戶座的一個(gè)脈沖星,,他發(fā)現(xiàn)自動(dòng)記錄儀在發(fā)生著顫抖,這種顫抖是有一定規(guī)律可循的,,但是他并沒(méi)有留意這種情況,,他以為自己的設(shè)備出了什么毛病,,于是,他對(duì)著儀器輕輕地踢了一腳,,儀器的顫抖消失了,,他就是這樣與發(fā)現(xiàn)脈沖星的桂冠擦肩而過(guò),與他一起擦肩而過(guò)的,,還有一筆諾貝爾獎(jiǎng)金,。
這最愚蠢的一腳,使他終身難忘,,后悔不已,。他向貝爾小姐講述了自己的故事。但他卻不愿意透露自己的身份,。所以直到今天,,也沒(méi)有人知道這位射電天文學(xué)家是誰(shuí)。
搖擺舞
雖然脈沖星不是外星人發(fā)射的信號(hào),,但是人們依然對(duì)外星人極感興趣,,人們認(rèn)為,如果有外星人的話,,他們應(yīng)該在一顆行星上,,于是,尋找太陽(yáng)系以外的行星的工作就從來(lái)沒(méi)有停止過(guò),,許多人在這條道路上艱難的向前摸索著,,他們被稱為獵星人。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系以外行星的不是這些獵星人,,而是一位研究脈沖星的科學(xué)家,。
安德魯·林恩(也有人譯作 萊恩)是全球發(fā)現(xiàn)脈沖星最多的人,。林恩發(fā)現(xiàn)了一類奇怪的脈沖星,其脈沖總是會(huì)早到或晚到地球幾毫秒,,這種情況每半年就出現(xiàn)一次,,仿佛是脈沖星一會(huì)兒朝著我們而來(lái),一會(huì)兒又離開(kāi)我們而去,,脈沖星好像是在跳搖擺舞,。他把自己的這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了著名的科學(xué)雜志《自然》上面,結(jié)果立即震驚了學(xué)術(shù)界,。真是令人難以置信,,林恩在偶然間發(fā)現(xiàn)了脈沖星被行星引力牽引在跳搖擺舞,這種搖擺的證據(jù)表明,,在這顆脈沖星的周圍,,有行星圍繞著它運(yùn)行。這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓那些獵星人極感興趣,。
就在安德魯·林恩即將在美國(guó)天文學(xué)年會(huì)上發(fā)言前夕,,為了充分準(zhǔn)備他的研究資料,他開(kāi)始重新檢查并修正有關(guān)數(shù)據(jù),,但是這個(gè)時(shí)候,,他卻突然發(fā)現(xiàn)自己犯了一個(gè)錯(cuò)誤:他所發(fā)現(xiàn)的“搖擺”,其實(shí)只是地球自身在環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的“搖擺”,。由于電腦出錯(cuò),,先前未能考慮到這一因素,所以才出現(xiàn)了脈沖星“搖擺”的錯(cuò)誤結(jié)論,。林恩一下子呆了,,他開(kāi)始為自己的愚蠢后悔不已,最后,,他終于作出了痛苦的選擇,,必須公開(kāi)承認(rèn)這一重大失誤。
在美國(guó)天文學(xué)年會(huì)上,,面對(duì)500位正期待著與他分享成功喜悅的同行們,,林恩認(rèn)錯(cuò)了,他說(shuō):“很不幸,,這是一個(gè)錯(cuò)誤,。”但是,,讓他沒(méi)有料到的是,,500位聽(tīng)眾竟然全體起立,為林恩的誠(chéng)實(shí)熱烈鼓掌,。也就是在這一天,,也就是在這次會(huì)議上,,還有另一個(gè)人,也準(zhǔn)備了相似的發(fā)言,,他也是一位脈沖星觀測(cè)者,,他的名字叫做亞歷克斯·沃爾茲坎。
但與林恩不同的是,,他的證據(jù)確確實(shí)實(shí)地表明,,有一顆脈沖星不僅只被一顆行星所環(huán)繞,而是具有一整套行星系統(tǒng),!發(fā)言之前,,沃爾茲坎有些忐忑不安,因?yàn)榱侄鞯恼J(rèn)錯(cuò)無(wú)疑更加強(qiáng)化了一種根深蒂固的觀念,;“脈沖星不可能有行星環(huán)繞”。不過(guò)這一次,,事實(shí)證明沃爾茲坎是對(duì)的,,他不僅發(fā)現(xiàn)了脈沖星的“搖擺”,而且計(jì)算出有3顆行星在圍繞這顆脈沖星運(yùn)行,,并且這些行星每200天就相會(huì)一次,,每一次其中兩顆較大的行星都會(huì)相互影響對(duì)方,這樣就使它們的軌道發(fā)生一些微妙的改變,。正是這些改變,使他發(fā)現(xiàn)了這顆脈沖星擁有行星的秘密,。
脈沖星的行星就是這樣被發(fā)現(xiàn)了,,而且它還是一個(gè)完整的行星系統(tǒng),,但是這個(gè)時(shí)候,,那些獵星人連一個(gè)太陽(yáng)系以外的行星也沒(méi)有找到,,這樣的發(fā)現(xiàn)讓獵星人感到十分困惑,,因?yàn)槊}沖星具有行星,這是天文學(xué)家過(guò)去沒(méi)有想到的,。脈沖星是爆發(fā)過(guò)的中子星,他怎么可能會(huì)有行星呢,?
第一個(gè)日外行星系統(tǒng)就是這樣被發(fā)現(xiàn)了,由于它不符合現(xiàn)代的天文學(xué)理論,,這個(gè)發(fā)現(xiàn)總是讓人感到有些意外,。
脈沖星擁有行星的發(fā)現(xiàn)雖然看起來(lái)顯得意外,,在這方面還有更加意外的發(fā)現(xiàn),,那就是脈沖雙星。
赫爾斯是個(gè)研究生,,他被當(dāng)作泰勒的助手派往波多黎各的阿雷西博,,用大射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)脈沖星,那是當(dāng)時(shí)最好的射電望遠(yuǎn)鏡,,也許正是使用了這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的原因,,他發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的電波,這個(gè)時(shí)候距離第一顆脈沖星的發(fā)現(xiàn)僅僅過(guò)了七年,,人們對(duì)脈沖星的了解還很膚淺,,當(dāng)時(shí)赫爾斯還不能立刻確信他所看到的周期變化就是事實(shí),經(jīng)過(guò)反復(fù)觀測(cè)后,,他才確定該系統(tǒng)是雙體。他把這個(gè)消息電告泰勒,,泰勒立刻趕往阿雷西博,,他們進(jìn)一步研究后認(rèn)為這是一個(gè)脈沖雙星,并且一起確定了雙星的周期和兩顆天體之間的距離,。
于是,,第一顆脈沖雙星就是這樣被發(fā)現(xiàn)了,這個(gè)發(fā)現(xiàn)在1993年被授予諾貝爾獎(jiǎng),,這樣有關(guān)脈沖星的發(fā)現(xiàn)就有了兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng),。
2003年12月,Nature上的一篇研究報(bào)告宣布發(fā)現(xiàn)了脈沖星PSR J0737-3039,,與看起來(lái)像是一顆中子星的恒星成對(duì)出現(xiàn),。一個(gè)月后,當(dāng)來(lái)自澳大利亞Parkes天文望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)被重新分析時(shí),,研究人員發(fā)現(xiàn)該中子星實(shí)際上也是另一顆脈沖星,。所以這是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的雙脈沖星體系,名稱是PSR J0737-3039 A/B,。
脈沖雙星與雙脈沖星
脈沖雙星與雙脈沖星是有區(qū)別的,。在脈沖雙星系統(tǒng)中,一個(gè)脈沖星與另外一個(gè)非脈沖星(可以是中子星,、白矮星,、甚至是普通的主序星)相伴。在雙脈沖星系統(tǒng)中,必須是兩個(gè)脈沖星相伴,。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星系統(tǒng)已經(jīng)有120個(gè),,而發(fā)現(xiàn)的雙脈沖星系統(tǒng)只有一個(gè)PSRJ0737-3039A/B。
由于脈沖星是在??s的超新星的殘骸中發(fā)現(xiàn)的,,它們有助于我們了解星體蹋縮時(shí)發(fā)生了什么情況,。還可通過(guò)對(duì)它們的研究揭示宇宙誕生和演變的奧秘,。而且,隨著時(shí)間的推移,,脈沖星的行為方式也會(huì)發(fā)生多種多樣的變化,。
每顆脈沖星的周期并非恒定如一。我們能探測(cè)到的是中子星的旋轉(zhuǎn)能(電磁輻射的來(lái)源),。每當(dāng)脈沖星發(fā)射電磁輻射后,,它就會(huì)失去一部分旋轉(zhuǎn)能,且轉(zhuǎn)速下降,。通過(guò)月復(fù)一月,,年復(fù)一年地測(cè)量它們的旋轉(zhuǎn)周期,我們可以精確地推斷出它們的轉(zhuǎn)速降低了多少,、在演變過(guò)程中能量損失了多少,,甚至還能夠推斷出在因轉(zhuǎn)速太低而無(wú)法發(fā)光之前,它們還能生存多長(zhǎng)時(shí)間,。
事實(shí)還證明,,每顆脈沖星都有與眾不同之處。有些亮度極高,;有些會(huì)發(fā)生星震,,頃刻間使轉(zhuǎn)速陡增;有些在雙星軌道上有伴星,;還有數(shù)十顆脈沖星轉(zhuǎn)速奇快(高達(dá)每秒鐘一千次)。每次新發(fā)現(xiàn)都會(huì)帶來(lái)一些新的,、珍奇的資料,,科學(xué)家可以利用這些資料幫助我們了解宇宙。
喬斯林·貝爾·博內(nèi)爾與1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)無(wú)緣
博內(nèi)爾是安東尼·休伊什(Antony Hewish)的研究生,,正是她首次發(fā)現(xiàn)了脈沖星,。1968年,她和休伊什聯(lián)名在《自然》雜志上公布了這一發(fā)現(xiàn),。1973年,,她們又共同得到了美國(guó)富蘭克林管理研究院頒發(fā)的邁克爾遜獎(jiǎng)?wù)隆_z憾的是,,就在1974年,,當(dāng)諾貝爾獎(jiǎng)第一次授予天文學(xué)家時(shí),,博內(nèi)爾的導(dǎo)師休伊什以及同事馬丁·賴爾都榜上有名,但她自己卻被拒在諾貝爾的殿堂之外,。許多天文學(xué)家對(duì)此表示了憤怒,,但也有人認(rèn)為博內(nèi)爾僅僅是做了收集數(shù)據(jù)的工作,而休伊什對(duì)數(shù)據(jù)的解釋才是關(guān)鍵,。博內(nèi)爾從來(lái)沒(méi)有去爭(zhēng)論自己的落選,,但絕大多數(shù)的報(bào)告都顯示,她所做的絕非僅僅是進(jìn)行早期的觀察,。
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,,美國(guó)宇航局消息,錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡正在跟蹤一個(gè)快速移動(dòng)的脈沖星,,科學(xué)家之所以對(duì)其感興趣,,主要原因在于這顆脈沖星運(yùn)行的速度非常快,,甚至在與伴星構(gòu)成的物質(zhì)盤上撞出了一個(gè)大洞,,同時(shí)導(dǎo)致物質(zhì)盤上的某塊碎片以每小時(shí)400萬(wàn)英里(約每小時(shí)640萬(wàn)公里)的速度脫離系統(tǒng)。在錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)期間,,這塊被分離的物質(zhì)似乎加快了速度,,NASA科學(xué)家認(rèn)為這是一次難得的觀測(cè)機(jī)會(huì),可研究脈沖星雙星系統(tǒng)的行為,。
這個(gè)雙星系統(tǒng)由一顆脈沖星和一顆質(zhì)量為30倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星構(gòu)成,,是典型的大質(zhì)量恒星與脈沖星的系統(tǒng),被命名為PSR B1259-63/LS 2883,,簡(jiǎn)稱B1259,。脈沖星可發(fā)出非常規(guī)律的脈沖信號(hào),每秒旋轉(zhuǎn)20次,,同時(shí)有一個(gè)高橢圓軌道運(yùn)動(dòng),,快速旋轉(zhuǎn)脈沖星的強(qiáng)大磁場(chǎng)與高能粒子結(jié)合后可形成接近光速的脈沖星風(fēng)。來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家喬治-帕夫洛夫認(rèn)為,,我們目睹了一些特別的東西,,當(dāng)脈沖星快速移動(dòng)時(shí),將系統(tǒng)物質(zhì)盤的材料踢出,。
大約每41個(gè)月,,脈沖星會(huì)非常接近這顆大質(zhì)量恒星,并穿過(guò)恒星周圍的物質(zhì)盤,,于是拆解這個(gè)物質(zhì)盤的行動(dòng)由此開(kāi)始,。整個(gè)物質(zhì)盤的體積相當(dāng)于太陽(yáng)系的100倍,跨度非常大,但也相當(dāng)薄,,如果將這些物質(zhì)做個(gè)等量類比,,大約與地球海洋所有的水相當(dāng)。喬治-華盛頓大學(xué)的另一位科學(xué)家?jiàn)W列格是本論文的合著者,,他認(rèn)為脈沖星風(fēng)正在加快,,仿佛有個(gè)加速的推力作用于此。
B1259系統(tǒng)距離我們大約7500光年,,錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡在2011年12月和2014年2月已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了觀測(cè),,物質(zhì)飛離系統(tǒng)的平均速度接近光速7%,目前已經(jīng)增加到光速的15%,。顯然脈沖星的強(qiáng)大風(fēng)暴讓物質(zhì)的速度增加,,最終伴星周圍的物質(zhì)盤會(huì)被整個(gè)剝離。在錢德拉X射線的觀測(cè)計(jì)劃中還將繼續(xù)對(duì)B1259系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè),,本項(xiàng)研究發(fā)表在2015年6月20日的《天體物理學(xué)》雜志上,。
11月10日7時(shí)42分,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭,,成功發(fā)射了脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星,。該星主要用于驗(yàn)證脈沖星探測(cè)器性能指標(biāo)和空間環(huán)境適應(yīng)性,積累在軌試驗(yàn)數(shù)據(jù),,為脈沖星探測(cè)體制驗(yàn)證奠定技術(shù)基礎(chǔ),。脈沖星被稱作宇宙中的燈塔,它們特征明顯,、易于辨識(shí),,在宇宙中的定位位置比較精準(zhǔn)。
脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星屬于太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星,,衛(wèi)星入軌后,,將開(kāi)展在軌技術(shù)試驗(yàn),驗(yàn)證星載脈沖星探測(cè)器性能指標(biāo)和空間環(huán)境適應(yīng)性,,積累在軌實(shí)測(cè)脈沖星數(shù)據(jù),,為脈沖星探測(cè)及技術(shù)體制驗(yàn)證奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
脈沖星和快速射電暴距離研究獲進(jìn)展
天文研究中,,測(cè)量天體到地球的距離通常很困難,,但距離是最基本的參數(shù)。脈沖星距離是進(jìn)一步研究脈沖星起源,、演化,、分布以及輻射特性等所需最基本的參數(shù),。目前已發(fā)現(xiàn)的兩千多顆脈沖星中僅約有十分之一的脈沖星具有測(cè)量距離(不依賴于模型的距離),。近年來(lái),快速射電暴是天文觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)的一類起源未知的、色散量較大的,、持續(xù)時(shí)間為毫秒級(jí)的射電脈沖,。快速射電暴的距離對(duì)分析其起源以及與銀河系的位置關(guān)系(河內(nèi)源或河外源)非常重要,。已探測(cè)到的17個(gè)快速射電暴中有紅移測(cè)量的僅為兩個(gè),。
脈沖星發(fā)現(xiàn)不久,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)使用脈沖星測(cè)量距離以及色散量(DM)可構(gòu)建銀河系的電子密度模型,。應(yīng)用此模型可估測(cè)所有具有色散量測(cè)量的銀河系內(nèi)脈沖星的距離,,且模型距離的精度極大依賴于已知距離測(cè)量的脈沖星數(shù)目、準(zhǔn)確度,。最近的銀河系電子密度模型是NE2001模型,,此模型主要描述了銀河系內(nèi)自由電子密度的分布。
近期,,中國(guó)科學(xué)院新疆天文臺(tái)博士生姚菊枚構(gòu)建了新的電子密度模型(簡(jiǎn)稱YMW16),。相對(duì)已有模型,通過(guò)近十多年觀測(cè),,YMW16具備以下有利條件:一,、具有測(cè)量距離的脈沖星數(shù)目增加了一倍,且銀河系結(jié)構(gòu)參數(shù)精度提高,;二,、麥哲倫云脈沖星數(shù)目增加,對(duì)麥哲倫云結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)得到提高,;三,、發(fā)現(xiàn)快速射電暴,研究了星系際介質(zhì)自由電子密度的分布,。研究人員緊抓時(shí)機(jī),,提出的YMW16不僅提高了銀河系脈沖星模型距離精度,在95%的置信區(qū)間范圍內(nèi)優(yōu)于NE2001近40%,,且是第一個(gè)可用于估測(cè)麥哲倫云脈沖星及快速射電暴距離的模型,。姚菊玫在澳大利亞天文臺(tái)教授R. N. Manchester與導(dǎo)師王娜的指導(dǎo)下,完成這項(xiàng)工作,。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal,,2017, 835, 29)上。