眾所周知
黑洞不是洞，是坍塌的恒星
非常巧合
脈沖星也是顆星
敲黑板
下面進入正經話題
在浩瀚無垠的宇宙中，存在著一種神秘而迷人的天體——脈沖星。它們以其獨特的自轉方式和規律釋放的電磁脈沖，成為了天文學家們研究宇宙的重要工具。
脈沖星藝術想象圖 圖源: NASA
近日，2024年北京中考物理試卷中出現了脈沖星的身影，
激發了廣大師生對這一宇宙奇觀的濃厚興趣。讓我們一同走進脈沖星的世界，探索它們的奧秘。
脈沖星的發現可以追溯到1967年，當時天文學家JocelynBell和AnthonyHewish在劍橋大學的一項射電天文觀測計畫中首次發現了一個異常的射電脈沖源。經過進一步的研究，他們發現這種脈沖訊號來自一個非常快速自轉的天體，這就是後來被稱為脈沖星的天體。
誕生於一場宇宙級的「禮花」
脈沖星，就是旋轉的中子星
圖源：新華網
那麽，中子星是如何形成的呢？脈沖星又為什麽叫脈沖星呢？
當一顆品質超過太陽8倍以上的恒星耗盡其核心燃料後，其物質將向核心塌縮，然後發生猛烈的爆炸。在爆炸的過程中，恒星的外層物質被拋向宇宙空間，而核心則可能塌縮成一個密度極高的天體——中子星。
當中子星以極高的速度自轉時，其強大的磁場會在磁極處產生強大的電場，進而激發出射電波、X射線和Gamma射線等。這些放射線以脈沖的形式從磁極處放射線出來，形成了我們所觀測到的脈沖訊號
，脈沖星因此得名。
脈沖星的射電脈沖掃過地球。Michael Kramer制作
一朵雲有多輕呢？大概50萬公斤
一勺脈沖星呢？可以翹起一座珠穆朗瑪峰
脈沖星的超能力
規律的脈沖訊號
脈沖星之所以能夠發出規律的脈沖訊號，與其自轉和磁層的結構密切相關。
大部份脈沖星具有極強的磁場，其磁場強度可以達到地球磁場的百萬到數十億倍。當脈沖星自轉時，其磁場與自轉軸不對稱，導致射電波束不斷地從磁極區域放射線出來，從地球的觀測角度看，就形成了規律的脈沖訊號。
脈沖星的自轉周期通常非常精確和穩定，有些甚至可以達到幾毫秒，並且這種自轉周期幾乎不會有顯著的變化。有些脈沖星每萬億年才會慢1秒，而人類目前最精確的時鐘是每150億年慢1秒。因此，天文學家可以利用脈沖星的訊號來進行非常準確的時間測量和天體導航，脈沖星也被稱為「宇宙燈塔」「天文學的時鐘」。
極端的物理條件
脈沖星是宇宙中已知密度最高的天體之一
，這種極高的密度是由於其內部的物質幾乎全部由中子組成，其核心由中子以及一定量的質子和電子組成。它們在極高的壓力和溫度下被擠壓在一起，形成一種極端的物質狀態。
這種高密度狀態下，脈沖星的物理尺寸通常非常小，直徑一般在10千米-20千米之間
，甚至還沒有一些小行星大。
脈沖星大小跟北京市區的「四環」相當
一立方厘米的脈沖星物質，品質可以高達數億噸。
脈沖星的品質通常在太陽品質的1.4到2倍之間，盡管這種品質相對於恒星來說並不算很大，但高密度使得它們具有與其品質無比匹配的極端重力場，幾乎相當於地球表面重力的數十億倍。
脈沖星的溫度相對較高，通常在數十萬到數百萬攝氏度之間。
這些溫度主要源自脈沖星形成時的熱量，以及來自自身內部核反應和能量釋放的余熱。盡管表面溫度可能很高，脈沖星的冷卻速度非常緩慢，因為它們的表面熱量主要透過放射線傳播，並且內部仍存有大量的熱量。
在晴朗的夜裏仰望星空
猜一猜
我們看到的星星有哪些是脈沖星呢？
恭喜你答對了，一個都沒有
如何觀測脈沖星？
脈沖星通常以射電波段進行觀測，因為它們發出的脈沖訊號主要集中在射電頻率範圍內。
目前，大多數脈沖星的探測都是透過射電望遠鏡進行的。
射電望遠鏡透過接收地面或太空中的射電訊號來觀測脈沖星的脈沖放射線，由於這些放射線往往十分微弱，射電望遠鏡必須具備高靈敏度和廣泛的頻率覆蓋能力。
FAST是世界上最大的單口徑射電望遠鏡，其口徑達500公尺，接收面積相當於30個標準足球場大小，是目前世界上靈敏度最高的射電望遠鏡。
2016年建成啟用以來，FAST發現了900余顆新脈沖星，其中包括120余顆雙星脈沖星、170余顆毫秒脈沖星、80顆暗弱的偶發脈沖星。
圖源：中國科學院國家天文台
愛因史坦在廣義相對論中預言，超大品質天體運動會擾動時空，產生重力波。重力波會改變脈沖星訊號到達地球的時間，中國科研團隊分析FAST觀測到的57顆脈沖星的相關數據，成功探測到了重力波，驗證了愛因史坦廣義相對論的預言。
未來，相信隨著FAST的進一步升級和完善，它將在脈沖星的觀測和其他天文學研究中發揮更加重要的作用。
如果說宇宙是一片巨大的舞池
脈沖星一定是戴著炫酷LED燈帽的DJ
面向宇宙廣撒邀請函
如果你收到了
不妨去看看呀
