太空中存在著一種奇特的形體，利用空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像為它們建立模型，我們可以發(fā)現(xiàn)，在一些氣體塵埃云之中，有一個(gè)閃光一閃一閃地跳動(dòng)，好像心臟跳動(dòng)一樣有節(jié)奏。這就是脈沖星，對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，脈沖星十分重要 —— 通過(guò)它們，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一批系外行星，而且它們保持時(shí)間的精度比原子鐘還要高。不過(guò)，近期天文學(xué)家關(guān)于脈沖星的發(fā)現(xiàn)，可能要顛覆我們固有的認(rèn)知。

梅林

在了解這個(gè)新發(fā)現(xiàn)之前，我們先來(lái)了解一下脈沖星。

什么是脈沖星？它是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？

脈沖星是一種高度磁化的致密星體。它通常是中子星，處于不斷旋轉(zhuǎn)中。脈沖星的磁極會(huì)發(fā)射出電磁輻射。如果脈沖星發(fā)射的電磁輻射指向地球，地球上的科學(xué)家才能觀測(cè)到脈沖星的輻射。而且，更有趣的是，這種輻射是以脈沖的形式傳播的。換句話說(shuō)，脈沖星發(fā)射出的電磁輻射有周期節(jié)律。因此，就像前面說(shuō)的，在模型中，我們才能看到類似心跳的閃光。

脈沖星的發(fā)現(xiàn)還有一個(gè)小故事。1967 年 10 月，劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的一位研究生在檢測(cè)射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的信號(hào) —— 有節(jié)奏的脈沖信號(hào)。此前，天文學(xué)家探測(cè)到的太空信號(hào)，大都是雜亂無(wú)章的，這次這位研究生發(fā)現(xiàn)的信號(hào)竟然有節(jié)奏，難道這是外星文明發(fā)來(lái)的信號(hào)嗎？

起初，這位研究生也是這么想的。后來(lái)，在不到半年的時(shí)間里，天文學(xué)家又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列有節(jié)奏的脈沖信號(hào)。天文學(xué)家才確定這是一種星體所發(fā)射的電磁輻射，并將之命名為脈沖星。最早發(fā)現(xiàn)這些脈沖信號(hào)的研究生的導(dǎo)師安東尼?休伊什還因此獲得了 1974 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，不過(guò)很多人認(rèn)為這更多是那位研究生的功勞。

脈沖星為什么形成了“脈沖”？

此前，天文學(xué)家普遍認(rèn)為，脈沖星就是一顆快速旋轉(zhuǎn)的中子星。中子星具有強(qiáng)烈的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)和中子星中帶電粒子的相互作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射。而這種電磁輻射也隨著中子星的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁軸與自轉(zhuǎn)軸通常不平行，有的夾角甚至達(dá)到 90 度，因此電磁輻射便會(huì)周期性的指向地球。地球上的天文學(xué)家探測(cè)到的脈沖星的電磁輻射就是有節(jié)奏的脈沖信號(hào)了。

不過(guò)這種情況在 2016 年發(fā)生了改變 ——2016 年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆不是中子星的脈沖星，它是一顆白矮星。

新發(fā)現(xiàn)的脈沖星打破固有認(rèn)知

這顆白矮星叫 AR Scorpii，在天空中位于天蝎座方向。天文學(xué)家探測(cè)到了它有規(guī)律的電磁輻射，與脈沖星特征相同，確認(rèn)其為“白矮脈沖星”。

就在近期，英國(guó)華威大學(xué)的科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了這樣一顆不是中子星而是白矮星的脈沖星 ——J1912-4410。這顆脈沖星在天空中位于天鵝座方向，距離地球 773 光年，是銀河系中目前發(fā)現(xiàn)的唯二不是中子星的脈沖星。

與 AR Scorpii 一樣，J1912-4410 也有一顆紅矮星伴星。天文學(xué)家之所以能發(fā)現(xiàn) J1912-4410 的周期性電磁輻射，不是因?yàn)樗妮椛鋾?huì)指向地球，而是它的超強(qiáng)電磁輻射會(huì)規(guī)律性地轟擊紅矮星，導(dǎo)致紅矮星在多個(gè)波段上表現(xiàn)出周期性的變亮。

白矮星也能是脈沖星？

此前人們認(rèn)為，因?yàn)榻莿?dòng)量守恒，所以半徑極度變小，密度極度增高的中子星能夠快速地旋轉(zhuǎn)，形成強(qiáng)大的電磁輻射。但白矮星的質(zhì)量、密度就要小得多了。拿太陽(yáng)舉例的話，如果把太陽(yáng)壓縮成一顆中子星，那它的直徑連 10 千米都不到，而如果把太陽(yáng)壓縮成一顆白矮星，它的直徑起碼跟地球差不多。那按照角動(dòng)量守恒定律，白矮星的旋轉(zhuǎn)速度就要比中子星小得多。根據(jù)我們現(xiàn)有的電磁學(xué)理論，白矮星的磁場(chǎng)也要弱很多，那形成的電磁輻射也要小得多，不足以表現(xiàn)出脈沖星的特征。

那為什么 J1912-4410 會(huì)成為一顆脈沖星呢？有的科學(xué)家猜測(cè)，可能是因?yàn)榧t矮星伴星的影響。他們猜測(cè)，紅矮星可能與 J1912-4410 離得足夠近，在 J1912-4410 引力的作用下，它能從紅矮星獲取質(zhì)量，來(lái)保證 J1912-4410 的快速旋轉(zhuǎn)。

這也只是科學(xué)家的一種猜測(cè)，還需進(jìn)行進(jìn)一步的研究和觀測(cè)才能證實(shí)。也許事情并沒有那么復(fù)雜，只是在宇宙深空中，還有我們并不了解的物理學(xué)規(guī)律，它與我們現(xiàn)在已知的物理學(xué)理論完全不一樣。我們可以大膽地想想一下，如果通過(guò)對(duì)白矮脈沖星的研究，我們真的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在我們已有的物理學(xué)規(guī)律并不是在宇宙中處處都是合理的，那到時(shí)我們現(xiàn)有的物理學(xué)終將改寫，我們現(xiàn)有的認(rèn)知也可能完全顛覆。

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