宇宙中的恒星都有自己的生命周期,从百万年到百亿年不等,比如太阳寿命就在100亿年左右。在走向“死亡”的时候,不同质量的恒星命运不同。如果恒星的质量在8倍太阳质量以上,它们“行将就木”时便会竭尽所能完成最后一舞——超新星爆发!爆发后产生的遗迹星云称作超新星遗迹,是这颗恒星生命终结后的归宿。你以为这就是寂静的终点吗?并不是,在恒星的灰烬里,也有着新天体的“脉动”。
超新星爆发是恒星演化到末期内部向中心不断压缩,外部急速膨胀的过程,其亮度会瞬间增高数百倍,肉眼看来像是空中突然出现了一颗亮星。爆发释放的能量是太阳100亿年所释放的能量总和,温度更是高达几千亿度。爆发是正常恒星演化的终点,又是中子星和黑洞诞生的起点。理论上质量在8~25倍太阳质量的恒星发生超新星爆发后的“灰烬”中都会诞生一颗中子星。
射电脉冲星是中子星的一个子类,因人类观测到其辐射为一系列射电脉冲信号而得名。这类天体主要由中子组成,经典半径10公里,有着极高的密度、极强的磁场等特点。诞生的脉冲星将继续存活几十亿年,就像浴火重生的火凤凰一样。
早在上世纪30年代,就有天文学家预言了超新星爆发可以产生中子星,从而把中子星和超新星及超新星遗迹联系在了一起。1969年科学家在超新星遗迹船帆座星云中发现了一颗脉冲星,同年在蟹状星云中也发现了一颗脉冲星,它们是人类最早在超新星遗迹中发现的脉冲星。蟹状星云中发现的脉冲星(Crab脉冲星)给了科学家启示,从而给出了脉冲星诞生的标准理论模型。
目前科学家共发现了4000多颗脉冲星,但在超新星遗迹中发现的脉冲星仅110颗左右。
未发现更多脉冲星有以下几个可能的因素:观测表明脉冲星都有自行速度,从几百公里每秒到上千公里每秒甚至更大,长时间的自行使得脉冲星早已远离超新星遗迹;遗迹中存在脉冲星,但其脉冲辐射方向未扫过地球;遗迹中有中子星,但不产生脉冲星式的脉冲辐射,地球上探测器找不到其踪迹;遗迹中的脉冲星辐射信号太弱,人类的望远镜灵敏度不够,探测不到。
中国天眼FAST是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜,配备了19波束L波段接收机,已成为世界上最强大的脉冲星搜寻利器之一。中国科学院新疆天文台脉冲星团组科研人员遴选了五个超新星源,利用中国天眼FAST对它们进行了深度“扫描”。经过一年多的努力,终于在超新星遗迹G29.6+0.1方向附近发现了一颗新脉冲星PSR J1845–0306。
这一发现让科研人员激动不已,立即着手测算其他参量,利用色散量很快估算出新发现的脉冲星与超新星遗迹距离相当!这使得该脉冲星产生于超新星遗迹的概率显著提高。
脉冲星是宇宙中天然的极端物理实验室,超强引力场为广义相对论和引力波的检验提供了独特场所。脉冲星的理论和观测研究对推动天文、天体物理、核物理、粒子物理、等离子体物理、广义相对论和引力波等领域的发展都有着非常重要的意义。它就像一盏明灯,是未来人类星际旅行的理想“灯塔”。