在科幻小說《三體》中，女主人公所在的“紅岸基地”，偶然收到一通來自外星文明的無線電波。其實(shí)，現(xiàn)實(shí)中也有接收宇宙無線電波的現(xiàn)實(shí)版“紅岸基地”，它坐落在貴州省平塘縣的大窩凼洼地。?

　　在上一期節(jié)目中，我們說到，這塊洼地里建造了世界上最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，也就是“天眼”。借助這座望遠(yuǎn)鏡，2017年10月10日國家天文臺在新聞發(fā)布會(huì)上說到，“天眼”在南天銀道面，通過漂移掃描，發(fā)現(xiàn)兩顆脈沖星。這也是我國射電望遠(yuǎn)鏡首次新發(fā)現(xiàn)脈沖星。那么，脈沖星是什么星，天眼發(fā)現(xiàn)新脈沖星在天文學(xué)上又有什么重大的意義呢？?

　　“天眼”這兩個(gè)字，我們時(shí)常在新聞報(bào)道中看到或聽到，它指的是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。它端坐在萬山叢中，像一只凝視星空的碩大眼眸，它能一眼“看”穿137億光年，所以被大家形象的稱為天眼。?

　　2016年9月25日，天眼工程順利啟用，“天眼睜開”，然而就在天眼啟動(dòng)運(yùn)行一周年的前幾天，2017年9月15日，我國“天眼”總工程師南仁東永遠(yuǎn)告別了這個(gè)世界。雖然英雄已落幕，但“中國天眼”已開，它正以獨(dú)特的方式仰望星空。?

　　搜尋和發(fā)現(xiàn)射電脈沖星是“天眼”的核心科學(xué)目標(biāo)，這座望遠(yuǎn)鏡不僅在尺寸規(guī)模上創(chuàng)造了新世界紀(jì)錄，而且在靈敏度和綜合性能上具備世界領(lǐng)先水平。換句話說，天眼現(xiàn)在以及將來的10-20年，都會(huì)保持世界一流設(shè)備的地位。所以，這座射電望遠(yuǎn)鏡以高靈敏度的優(yōu)勢，被脈沖星研究人員寄以厚望，有學(xué)者稱呼它為“脈沖星機(jī)器”。?

　　宇宙中有很多不同的組成部分，例如恒星、行星以及衛(wèi)星、星云等等，那么這個(gè)脈沖星是一種什么星？它是怎樣形成的呢？為什么天文學(xué)家都以發(fā)現(xiàn)脈沖星引以為傲呢？?

　　根據(jù)資料記載，人類最早發(fā)現(xiàn)宇宙中存在脈沖星是在1967年，當(dāng)時(shí)英國科學(xué)家在十分偶然的情況中，探測到了一種從來沒有被發(fā)現(xiàn)的射電輻射，這種輻射的出現(xiàn)很有規(guī)律，每過一定的時(shí)間都會(huì)出現(xiàn)一次脈沖。這個(gè)時(shí)間大約在1.34秒左右，于是，科學(xué)家就把這種脈沖的輻射源叫做脈沖星。?

　　從字面意思上來說，脈沖星就是發(fā)射脈沖的星星，但和我們?nèi)庋劭吹降拈W閃的星星不一樣。脈沖星是因?yàn)樽陨淼妮椛浜瓦\(yùn)動(dòng)的特性，會(huì)不停地閃爍。它是直徑大約10到15公里之間，質(zhì)量卻比太陽還大的中子星。?

　　人們也是后來才知道，脈沖星是特殊的中子星，由恒星演化和超新星爆發(fā)而產(chǎn)生的。由于它的輻射束會(huì)周期性快速掃過地球，所以才會(huì)使地球上的我們看到一個(gè)個(gè)周期脈沖。了解脈沖星，可以幫助我們弄清楚星體坍縮時(shí)發(fā)生了什么情況，進(jìn)一步揭示宇宙誕生和演變的奧秘。?

　　脈沖星可謂宇宙中最神奇的天體之一，為什么這么說呢，因?yàn)樗信c原子核差不多的高密度，是天然的極端物理?xiàng)l件下的實(shí)驗(yàn)室；它還是“星際介質(zhì)的探針”，能對星際介質(zhì)、銀河系磁場、引力波等目標(biāo)進(jìn)行研究。?

　　脈沖星具有周期性脈沖屬性，它就像茫茫宇宙中的燈塔，發(fā)射出周期性脈沖信號，自轉(zhuǎn)周期也比較穩(wěn)定，根據(jù)這些特點(diǎn)，我們可以把它看成測量宇宙時(shí)空的一個(gè)超高精準(zhǔn)度時(shí)鐘。例如，我們在地球上開車，依靠天上的衛(wèi)星給出定位。而在浩瀚宇宙中，一旦飛船飛進(jìn)宇宙深處，望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星不能直接觀測時(shí)，就需要依靠脈沖星來提供準(zhǔn)確時(shí)間，測算出某時(shí)某刻飛船抵達(dá)什么位置。?

　　那為什么需要“天眼”來觀測脈沖星呢？?

　　前面我們說到過，中子星的輻射很特殊，本身很暗，但是兩極的輻射束卻很強(qiáng)大，于是只能通過觀測輻射束來觀測它。而中子星的輻射束大多數(shù)都只射在電波段，所以只能用射電望遠(yuǎn)鏡來觀測這些中子星。而且，即便是在可見光波段有輻射的脈沖星，由于它們發(fā)射脈沖的速度太快，人眼幾乎是不可能看到的，所以光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在這里很難發(fā)揮優(yōu)勢。?

　　天眼和其它太空望遠(yuǎn)鏡有著本質(zhì)的區(qū)別，太空望遠(yuǎn)鏡依靠的是“看”，而天眼依賴的是超強(qiáng)的“聽力”。這是因?yàn)?，射電輻射是天體無線電波段的輻射，而無線電波可以穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃物質(zhì)。這樣一來，射電望遠(yuǎn)鏡就可以透過星際塵埃，觀測更遙遠(yuǎn)的未知宇宙了。它可以接收到來自140億光年以外的信號，并對信號源進(jìn)行分析。所以，像脈沖星這類能夠發(fā)出強(qiáng)輻射的星體，就是驗(yàn)證我國“天眼”實(shí)力的最好證據(jù)。?

　　說到這里，我們已經(jīng)了解了脈沖星的特殊性，以及天眼在脈沖星搜尋中的優(yōu)勢。不過，在節(jié)目一開始，我們還提出了一個(gè)問題：脈沖星，為什么值得各個(gè)國家花這么大的代價(jià)去觀測呢？對于這個(gè)問題，從廣義上來說，它關(guān)乎著整個(gè)人類的未來。?

　　到現(xiàn)在為止，脈沖星觀測已經(jīng)獲得兩個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，一是1967年發(fā)現(xiàn)第一課脈沖星，證實(shí)了中子星的存在；二是1974年發(fā)現(xiàn)雙脈沖星系統(tǒng)，為發(fā)現(xiàn)引力波理論奠定了基礎(chǔ)。?

　　從諾貝爾獎(jiǎng)上就能看出，脈沖星對宇宙研究的貢獻(xiàn)之大，還為各領(lǐng)域的星際研究提供了觀測的途徑。正是因?yàn)樗|(zhì)量大、自轉(zhuǎn)穩(wěn)定、短脈沖等特點(diǎn)，導(dǎo)致它在天文學(xué)中有至關(guān)重要的地位。例如，我們可以通過觀測脈沖星來探測引力波，測量銀河系的磁場，發(fā)現(xiàn)宇宙中的暗物質(zhì)等等。可以說，宇宙中除了黑洞以外，脈沖星也是一個(gè)不容小覷的家族。?

　　當(dāng)然，脈沖星的意義遠(yuǎn)不止這些基礎(chǔ)物理的研究，比如前面提到的燈塔作用，如果我們能知道它的具體位置，就如同在宇宙中安插了燈塔和時(shí)鐘。理論上有4顆脈沖星，就能在宇宙中為我們定位。這對未來的星際探索、航天飛行都能有所助力，比如可以作為指引方向和控制時(shí)間的工具。?

　　這樣看來，我國的天眼，在天體觀測任務(wù)中還是占有非常重要地位的。當(dāng)然，宇宙中還有億萬的可能和萬一，等著人類去開發(fā)。所以，這不僅僅是天眼，更是全人類在宇宙探索當(dāng)中邁出的堅(jiān)實(shí)一步，為未來的星際旅程提供了支持。也許，不久之后的發(fā)現(xiàn)就能顛覆現(xiàn)在人類對宇宙的認(rèn)知呢？?

　　雖然射電望遠(yuǎn)鏡不是我國第一個(gè)建造，脈沖星也不是人類第一次見，但是把它們放在一起，卻成就了我國天文學(xué)研究的驕傲。因?yàn)?，這是我國大科學(xué)裝置建設(shè)的重大成功。?

　　天眼，不是一個(gè)巨大的擺設(shè)，未來它一定會(huì)不斷的給我們帶來收獲和驚喜。而我國天文學(xué)偉大理想的實(shí)現(xiàn)，如果沒有科研工作者的奉獻(xiàn)和付出，沒有現(xiàn)今對脈沖星性質(zhì)的扎實(shí)研究，是辦不到的。希望以后的日子里，我國“天眼”能在脈沖星研究中發(fā)揮越來越重要的作用。或許有那么一天，因?yàn)橛羞@座現(xiàn)實(shí)版“紅岸基地”的存在，真的能收到地外文明的來信或拜訪，而不是因?yàn)闊o所準(zhǔn)備，與我們擦肩而過。?

　　好了，今天的科學(xué)故事我們就先講到這里。獲取更多精彩內(nèi)容，您可以在手機(jī)微信客戶端搜索“feichangkexue”的拼音關(guān)注我們。下期節(jié)目再見。



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