2016年9月25日,FAST竣工典礼如期举办。这项历时十数年的大工程,终于竣工。此前,在7月3日上午,在经历了11个月的施工之后,贵州大山深处的FAST望远镜铺设完了它最后一块面板,标志着其主体工程的完工。竣工典礼后,FAST很快会进入调试阶段,一步步靠近它既定的科学目标。FAST望远镜这么大一口锅,用来干什么好呢?拿来炒脉冲星,哦不,找脉冲星,想必是极好的。
脉冲星是什么?
脉冲星,按字面意思来解释,就是会发射脉冲的星星。脉冲星,本身是直径大约10到15公里之间,质量却比太阳还大的中子星。中子星和地球一样,绕着自身的自转轴不停地旋转,并且有南北两个磁极。中子星磁极的磁场十分强大,一般有10^12到10^15高斯,而我们地球磁极的磁场强度仅有0.6到0.7高斯左右。电子被中子星磁极的强磁场加速,导致磁极处发出很强的辐射。
在自转轴和磁轴不重合的情况下,随着中子星的旋转,从其南北磁极发出来的强大辐射束就会如同灯塔的光束一样,一圈圈扫向四周。
用大一口锅来“炒”脉冲星?那我们直接用肉眼看,找不到脉冲星吗?为什么要用FAST那么大一口锅来炒找?中子星的辐射很特殊。中子星本身很暗很暗,而它两极的辐射束却很强大,于是我们基本只能通过观测其辐射束的辐射来观测它。也就是说,天文学家观测到的中子星,基本都是脉冲星。
除了很亮之外,中子星辐射束还有一个特点,多数只在射电波段有辐射。这就意味着我们只能用射电望远镜来观测这部分脉冲星,即使对于少量在可见光波段有辐射的脉冲星,由于它们发射脉冲的速度很快,人眼极难分辨,想直接肉眼看到几乎不可能。
脉冲星领域的研究已经拿了两个诺贝尔奖:一个是1967年发现第一颗脉冲星,证实了中子星的存在;另一个是1974年发现双脉冲星系统PSR B1913+16,间接证实了引力波理论。
除了这两个获诺奖的,还有其它利用脉冲星做出来的重要研究成果,比如:1972年在蟹状星云这个超新星遗迹中发现脉冲星,证实了超新星爆炸是产生中子星的主要机制;1990年对脉冲星PSR B1257+12的观测研究,首次发现了太阳系外的行星。
脉冲星能够如此受到科学家们的青睐,主要由于它包含了几个特点:质量大、自转稳、短脉冲、线偏振。脉冲星自转周期的稳定性,也被用来作为探测引力波的工具。科学家通过观测,收集一些脉冲周期足够稳定的脉冲星,然后对他们进行监测。监测到的脉冲周期变化数据会和引力波理论预言的结果做比对,从而来寻找引力波存在的证据。
设想下,假如我们知道脉冲星的具体位置,知道其准确的脉冲发射周期,那它不就变成一个名符其实的灯塔和时钟了吗?是的,理论上最少只要4颗脉冲星,就能为我们提供空间位置和时间信息。将来如果人类有能力进行星际航行,或许脉冲星会被用来为飞船指引方向呢!
对于已有的研究方向,这么大的望远镜,可以用来做更深入的研究。而更令科学家们期待的,其实更多的是那些预测不准,甚至完全预测不到的东西。万一发现一颗转得特别特别快的脉冲星,从而证实了夸克星的存在呢?万一发现一颗脉冲星和黑洞组成的双星系统,从而更好地检验了引力波理论呢?万一在仙女座大星系里面看到好几颗脉冲星,使我们可以研究星系际空间物质情况或者仙女座大星系本身的一些物理性质呢?