35年不绝的神秘信号,是谁发来不明脉冲?

发布:2023-09-11 08:16 · 安静

当人们做心脏检查时,每次心跳都会在心电图上化为一段形状相似的折线,它们记录的是人体在心跳时发出的电脉冲信号。其实脉冲在世间无处不在,是一种短促而强烈的信号先出现,然后快速消退的物理过程。

我们的身体里就存在电脉冲,它们是由特定细胞间的电流产生的,在脑电和心电等电生理活动发生时,都会不断发出对应的脉冲信号,用专业的仪器便可以捕捉和记录它们的信息。在我们的日常生活之外,宇宙中各种天体进行着各式各样的电磁作用,向外源源不断地发出脉冲信号,并在射电望远镜的面前显出真身。

要说最著名的射电脉冲天体,非脉冲星莫属,因为它总能像时钟一样定时发出频率极快的脉冲信号,最快者几毫秒即可发射一次。而最近,天文学家发现了一颗持续了35年的不明脉冲源,它像脉冲星一样闪烁,但脉冲的频率却慢上百上千倍。

记录脉冲的心电图(图片来源:Pixabay)

脉冲:被高速旋转的中子星扫来

在讨论不明脉冲之前,我们先回顾一下脉冲星的发现历史。

在1967年,剑桥大学的博士生约瑟林·贝尔分析射电望远镜的数据时,注意到一个神秘的射电源,它每间隔1.337秒就会发出脉冲信号,间隔时间极度精确。天文学家们不禁好奇,到底是什么能如此精准地发来脉冲信号呢?难道是地外文明的广播?

在当时的科幻作品里,驾驶UFO来到地球的外星小绿人大受关注。贝尔和导师休伊什也半信半疑地给这个射电源编号为“LGM-1”,意思是“小绿人1号”。但贝尔几个月后又发现了第二个发出脉冲的射电源,这就说明,神秘脉冲不是外星人搞的鬼,因为远在不同星球上的不同地外文明,发出的信号不应该都是一个套路,这应该是一种未知天体搞的鬼。

约瑟林·贝尔(图片来源:wikipedia)

天文学家们想起来巴德和茨威基在1934年的预言:大质量的恒星燃尽后,会被自己的引力压成一种由中子组成的致密天体——中子星。中子星直径只有20千米左右,别看它只有一个城市那么大,但上面每立方厘米的物质就重达数亿吨。

巨大的动能浓缩到这么小的躯体上,中子星便拥有了高速旋转的能力,每隔几秒钟就自转一圈。中子星还被强大的磁场所包围,粒子从磁极的南北极发出强烈的辐射束。而且,中子星的磁轴和自转轴其实是不重合的,所以辐射束会随着中子星自转扫过天空。只要角度合适,中子星每自转一周,辐射束就扫过地球一次,而望远镜则看到一束闪过的脉冲,这就是中子星化身脉冲星的原理。

主流理论认为,我们看到的脉冲,是中子星的磁轴方向爆出的辐射束(图片来源:北京天文馆)

神秘脉冲信号的来源究竟是什么?

脉冲星的理论模型看起来很完善,但世上没有完美的科学理论,一些新发现在挑战我们的认知。

2023年7月,《自然》期刊报道了一个奇怪的新发现:编号GPM J1839-10的奇怪“磁星”。这颗天体位于1.5万光年外的天鹅座方向,像脉冲星一样定时发射脉冲信号。但是相比那些频率快到秒级的脉冲星,这颗天体的脉冲频率慢到长达22分钟,且发射的信号每次会持续5分钟。

查询档案后,研究人员发现,该天体的脉冲信号早在1988年就被记录到了,而且一直持续了30多年,不过直到近期才得到科学家的认真考察。

那么这颗天体到底是什么呢?

第一种猜测是,它是自转慢到破纪录的中子星。因为中子星转久后,能量会逐渐流失,从而越转越慢。可是,在能量下降的同时,中子星的磁场所产生的辐射束也会日趋衰竭。根据计算,22分钟自转一圈的中子星已经衰老到不能发射脉冲了,所以GPM J1839-10应该不是衰老的中子星。

中子星甚至可以不到1秒发射一次脉冲(图片来源:澳大利亚国立望远镜机构)

天文学家们又想到第二种可能性:磁星。磁星是一种磁性比普通中子星强上千倍的罕见中子星,至今只发现了20多颗。磁星自转速度比较慢,好几秒才能转一圈,上面的环境不是很稳定,经常爆发,产生强烈的X射线,一并会出现射电脉冲。如果在GPM J1839-10周围发现了X射线,那不就说明它是自转特别慢的磁星吗?但让人失望的是,人们没有在它周围发现高能射线的踪影。

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