编者按:9月6日,今年的基础物理学特别突破奖颁给了英国天体物理学家乔瑟琳·贝尔·伯奈尔,以表彰她发现脉冲星、以及过去五十年间在科学界表现出的鼓舞人心的领导力。脉冲星到底是一种什么星?它的发现有何意义?寻找系外行星、探测引力波又跟它有什么关系?
脉冲星是一类具有强大磁场且高速自转的中子星。从它磁极发出的辐射随着自转会周期性扫过地球,使得我们观测到短周期脉冲信号。中子星很小,半径只有10公里左右,但其质量却很大,通常有太阳的1.4倍那么重。要改变这么重的物体的运动状态是很难的,所以中子星的自转很稳定。原则上,如果不受其他因素影响,那么我们就能看到脉冲星每隔固定的时间就发出一个脉冲信号。
不过,“原则上”的意思就是说:实际上并不是!现实中有许多的因素在影响着脉冲星脉冲信号的时间间隔。这些影响由近及远分别有地球自转、太阳系天体运动(主要是大行星的公转)、星际空间的变化、脉冲星周围可能存在的其他天体等。通过测量脉冲星脉冲到达地球的时间的变化,我们就能测出这些影响,并进而推测影响因素的物理特性。这种观测方式被称为“脉冲星计时”。在寻找行星和探测引力波时,脉冲星计时都发挥着重要的作用。