毫秒脈沖星和脈沖雙星課件

現(xiàn)代天文學(xué)

（諾貝爾獎(jiǎng)天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)回顧）講授提綱

現(xiàn)代天文學(xué)1第七章脈沖雙星和毫秒脈沖星1，引力波的預(yù)言2，射電脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)3，引力輻射的驗(yàn)證4，毫秒脈沖星和雙星系統(tǒng)第七章脈沖雙星和毫秒脈沖星21，引力波的預(yù)言1，引力波的預(yù)言3脈沖星三大發(fā)現(xiàn)1967年貝爾和休伊什發(fā)現(xiàn)脈沖星1974年赫爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)脈沖星雙星系統(tǒng)1982年貝克和庫(kù)爾卡尼發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星脈沖星三大發(fā)現(xiàn)4

師生合作的典范脈沖星的發(fā)現(xiàn)貝爾（博士生）休伊什教授

脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)赫爾斯（博士生）泰勒教授

毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)庫(kù)爾卡尼（博士生）貝克教授師生合作的典范5愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的三大預(yù)言：1，光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)中的彎曲；2，水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3，引力場(chǎng)中的光譜紅移現(xiàn)象。這三個(gè)預(yù)言都先后得到了證實(shí)。愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的6廣義相對(duì)論的又一預(yù)言

引力輻射

任何具有質(zhì)量的物體作加速運(yùn)動(dòng)都應(yīng)該產(chǎn)生引力輻射。在地球上不可能作實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量太小科學(xué)家寄希望于探測(cè)來(lái)自宇宙空間的引力輻射。經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)也沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

廣義相對(duì)論的又一預(yù)言7引力波的特點(diǎn)1，非常微弱，只有非常巨大的引力事件才能被當(dāng)前最靈敏的引力波探測(cè)器測(cè)出。2，非常強(qiáng)的穿透性，傳播中幾乎不受阻尼3，四極輻射性質(zhì)高頻波段：1－104Hz

超新星爆發(fā)，很強(qiáng)，持續(xù)幾分鐘，雙致密星并合：很強(qiáng)，持續(xù)十幾分鐘引力波的特點(diǎn)83，引力波源的性質(zhì)

低頻波段：1－10－4Hz銀河系中短周期雙星，長(zhǎng)期大黑洞雙星，長(zhǎng)期宇宙初始背景引力波甚低：10－7－10－9極低：10－15－10－18宇宙初始背景引力波3，引力波源的性質(zhì)9引力波探測(cè)器：引力波的作用是使物體發(fā)生扭曲和變形，因此所有引力波天線常常是一根棒，借助測(cè)量這個(gè)天線極小的扭曲和變形來(lái)確定是否接收到引力波。引力波探測(cè)器：10引力波通過(guò)對(duì)時(shí)空的影響而被測(cè)到1，LIGO：利用激光干涉方法測(cè)量?jī)芍Щハ啻怪钡摹傲砍摺敝g的長(zhǎng)度差及其變化。量尺臂長(zhǎng)4千米（美國(guó)），3千米（意大利），（600米）德國(guó)，300米（日本）2，脈沖星－－天上的標(biāo)準(zhǔn)鐘引力波對(duì)脈沖星周期的影響引力波通過(guò)對(duì)時(shí)空的影響而被測(cè)到11所有探測(cè)器都沒(méi)有探測(cè)到引力波所有探測(cè)器都沒(méi)有探測(cè)122，射電脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)2，射電脈沖雙星13

J.泰勒在1967年發(fā)現(xiàn)脈沖星的時(shí)候，還是一位博士研究生。1968年獲得博士學(xué)位后，和哈佛大學(xué)的同事合作，繼貝爾發(fā)現(xiàn)4顆脈沖星之后發(fā)現(xiàn)第五顆射電脈沖星。他的名言：“有可能產(chǎn)生重大意義的研究，再困難也得試一試”。J.泰勒141973年J.泰勒教授新的巡天觀測(cè)計(jì)劃：發(fā)現(xiàn)短周期、遠(yuǎn)距離的脈沖星。1973年J.泰勒教授新的15赫爾斯1973年在麻省大學(xué)學(xué)習(xí)的赫爾斯是J.泰勒教授的研究生。他選擇泰勒的脈沖星巡天課題作為博士論文。他認(rèn)為，這個(gè)課題體現(xiàn)了射電天文學(xué)、物理學(xué)和電子計(jì)算機(jī)科學(xué)三個(gè)學(xué)科完美的結(jié)合。赫爾斯16脈沖星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)較多的射電望遠(yuǎn)鏡：1，澳大利亞Parkes的直徑64米直徑射電望遠(yuǎn)鏡占第一位，發(fā)現(xiàn)一半以上；2，Arecibo射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)100顆左右；3，英國(guó)焦德?tīng)柊嗫说?6米直徑射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)大約100；，4，美國(guó)格林班克的直徑92米射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)近100個(gè)；脈沖星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)較多的17在星際介質(zhì)中不同頻率的無(wú)線電波的傳播速度不同

脈沖星發(fā)出的同一個(gè)脈沖到達(dá)射電望遠(yuǎn)鏡時(shí)，高頻和低頻成分有時(shí)間差，導(dǎo)致接收到的脈沖變寬了，脈沖能量分散，脈沖輪廓變形，甚至?xí)⒚}沖平滑掉。在星際介質(zhì)中不同頻率18

消色散接收機(jī)消色散的辦法是把接收機(jī)總通頻帶分成許多窄帶，每一個(gè)窄帶的帶寬小于可允許的帶寬上限。計(jì)算出各窄帶之間的相對(duì)時(shí)間差，消色散就是把各個(gè)頻率通道的結(jié)果補(bǔ)償各自對(duì)第一個(gè)通道的時(shí)間延遲后再加起來(lái)。消色散接收機(jī)19赫爾斯旗開(kāi)得勝赫爾斯獨(dú)自觀測(cè)和處理資料，發(fā)現(xiàn)40顆新脈沖星，可以說(shuō)取得了空前的好成果。這次巡天的成功率比以前的高出4倍。在當(dāng)時(shí)脈沖星僅有100顆的情況下，一下子增加了40顆，對(duì)脈沖星的觀測(cè)研究有巨大的促進(jìn)。赫爾斯旗開(kāi)得勝20赫爾斯說(shuō)：“我們的巡天發(fā)現(xiàn)了40顆脈沖星，其中一顆調(diào)皮搗蛋，它的周期老變，弄得我寢食不安?！?/p>

赫爾斯說(shuō)：21發(fā)現(xiàn)“怪星”有一個(gè)周期僅0.059秒的脈沖星PSR1913＋16很怪癖。這顆星的周期只有59毫秒，但兩次時(shí)隔僅兩天的觀測(cè)，周期值的差別竟達(dá)27微秒之多。赫爾斯以為是設(shè)備出了問(wèn)題，或觀測(cè)程序或處理方法有錯(cuò)。但怎么查也找不到毛病。發(fā)現(xiàn)“怪星”22原來(lái)是雙星周期測(cè)不準(zhǔn)的原因是這顆脈沖星是在雙星系統(tǒng)中。軌道周期很短，所以短期中對(duì)測(cè)量到脈沖星周期產(chǎn)生周期性影響。后來(lái)赫爾斯悟出了這個(gè)原因。測(cè)出了雙星的軌道周期。原來(lái)是雙星23好運(yùn)氣！現(xiàn)在至少已發(fā)現(xiàn)50顆射電脈沖雙星。其中只有5個(gè)雙中子星系統(tǒng)。然而，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的就是雙中子星系統(tǒng)。其軌道橢率很大，是用來(lái)檢驗(yàn)引力輻射的最好的實(shí)驗(yàn)室。好運(yùn)氣只能屬于在脈沖星巡天觀測(cè)中辛勤耕耘并決心攀登科學(xué)高峰的人們。好運(yùn)氣！243，引力輻射的驗(yàn)證3，引力輻射的25理想的引力實(shí)驗(yàn)室

在天文學(xué)中，雙星系統(tǒng)很平常，已知的恒星有近一半屬于雙星系統(tǒng)，可謂千千萬(wàn)萬(wàn)。既使對(duì)中子星來(lái)說(shuō)，所有伴有X射線輻射的中子星都是雙星系統(tǒng)的成員，也司空見(jiàn)慣。但是在射電脈沖星的世界里卻比較少見(jiàn)。理想的引力實(shí)驗(yàn)室26困難和成功第一個(gè)難點(diǎn)是，理論計(jì)算的軌道周期的變化非常微小，要求觀測(cè)測(cè)量極端的精密。第二個(gè)難點(diǎn)是，為了發(fā)現(xiàn)軌道周期的變化必須要進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)。J.泰勒教授奮斗了近20年。用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行上千次的觀測(cè)，觀測(cè)值和理論預(yù)期值的誤差僅為0.4％。終于證實(shí)了引力波的存在。困難和成功27奮斗20載，驗(yàn)證引力波根據(jù)廣義相對(duì)論，可以計(jì)算出雙中子星系統(tǒng)有很強(qiáng)的引力輻射。引力輻射將會(huì)導(dǎo)致雙星系統(tǒng)軌道運(yùn)動(dòng)周期變短。如果我們能夠測(cè)量出脈沖雙星軌道周期的變化，便能間接地確認(rèn)引力輻射的存在。奮斗20載，驗(yàn)證引力波28

特殊的引力實(shí)驗(yàn)室這個(gè)特殊的脈沖雙星系統(tǒng)的重要性在于它是雙中子星系統(tǒng)，兩顆子星間沒(méi)有物質(zhì)交流。它的軌道周期很短，僅7.75小時(shí)，兩顆子星相距很近，軌道橢率很大，達(dá)到0.617。導(dǎo)致脈沖星具有非常高的軌道運(yùn)動(dòng)速度，可達(dá)光速的十分之一。根據(jù)廣義相對(duì)論理論推算出這個(gè)雙星軌道周期的變化率為秒/秒。特殊的引力實(shí)驗(yàn)室29赫爾斯和泰勒獲1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)赫爾斯和泰勒獲301993年赫爾斯和泰勒因發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星共同獲得該年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，引起了全世界的轟動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星系統(tǒng)成為驗(yàn)證引力輻射存在的空間實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)近20年堅(jiān)持不懈的努力，以無(wú)可爭(zhēng)辯的觀測(cè)事實(shí)，證實(shí)了引力波的存在，開(kāi)辟了引力波天文學(xué)的新領(lǐng)域。1993年赫爾斯和泰勒因發(fā)現(xiàn)射電脈314，毫秒脈沖星和脈沖雙星4，毫秒脈沖星32

毫秒脈沖星1982年貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星PSR1937+214再一次轟動(dòng)了全世界。毫秒脈沖星33艱難的發(fā)現(xiàn)過(guò)程

毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)是天文學(xué)家有計(jì)劃、有目標(biāo)的觀測(cè)研究結(jié)果。有好幾個(gè)課題組，經(jīng)歷了好幾年，從失敗到成功。艱難的發(fā)現(xiàn)過(guò)程34

休伊什教授未獲成功脈沖星的發(fā)現(xiàn)者休伊什教授也進(jìn)行了努力。目的是要測(cè)出到這個(gè)射電源輻射中的周期結(jié)構(gòu)。但都無(wú)功而返，一無(wú)所獲。他在北京天文臺(tái)做報(bào)告時(shí)談到，當(dāng)時(shí)他離成功只有一步之遙，他采用的時(shí)間分辨率已是3毫秒。休伊什教授未獲成功35

泰勒和赫爾斯的巡天未發(fā)現(xiàn)這個(gè)源處在1974年泰勒和赫爾斯的高靈敏度巡天的天區(qū)中，然而并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)脈沖星這個(gè)脈沖星。那時(shí)的巡天對(duì)周期小于60毫秒的脈沖星是不敏感的。泰勒和赫爾斯的巡天未發(fā)現(xiàn)36

貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士他們堅(jiān)信，這個(gè)射電源就是脈沖星。他們定出周密的計(jì)劃，采用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，研制消色散能力很強(qiáng)的接收機(jī)，特別是使接收系統(tǒng)對(duì)非常短的周期靈敏，采用0.5毫秒的時(shí)間常數(shù)。獲得成功貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士37

宇宙中的旋轉(zhuǎn)冠軍

新發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星PSR1937+214周期最短只有1.6毫秒自轉(zhuǎn)每秒600次！又一次出人意料！宇宙中的旋轉(zhuǎn)冠軍38毫秒脈沖星是新的一類脈沖星

毫秒脈沖星正常脈沖星1.6-30毫秒（周期短）33毫秒－8.5秒108～1010（年齡老）103～107

108～1010G（磁場(chǎng)弱）1011～1013G正常脈沖星的周期越短，年齡越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)。而毫秒脈沖星則相反。毫秒脈沖星是新的一類脈沖星39毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之一

新的一類脈沖星再加速脈沖星由Ｘ射線雙星演化而來(lái)有2/3以上的毫秒脈沖星是在球狀星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)雙星的比例大2/3是雙星毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之一40毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之二發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星的行星系統(tǒng)

毫秒脈沖星PSR1257+12（P=6.2ms）有兩個(gè)行星其一，公轉(zhuǎn)周期66.6天3.4個(gè)地球質(zhì)量其二，公轉(zhuǎn)周期為98.2天2.8個(gè)地球質(zhì)量毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之二41毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之三可能成為新的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)

毫秒脈沖星的周期特別穩(wěn)定脈沖星PSR1937+21五年中周期的隨機(jī)起伏只有0.3微秒長(zhǎng)期穩(wěn)定性好于原子鐘可能由多顆毫秒脈沖星組成新的標(biāo)準(zhǔn)鐘毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之三42毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之四

可能探測(cè)到宇宙早期引力波宇宙早期引力波的探測(cè)，通過(guò)引力波對(duì)毫秒脈沖星周期特性的影響檢測(cè)出引力波的存在。毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之四43毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之五球狀星團(tuán)中心部位的探針大部分毫秒脈沖星處在球狀星團(tuán)之中。在杜鵑座47中已發(fā)現(xiàn)20多毫秒脈沖星。毫秒脈沖星的貢獻(xiàn)之五44脈沖星眾多桂冠頭銜：最典型的全波段恒星射電、光學(xué)、X射線、g射線星際空間的探測(cè)器最典型的致密星磁場(chǎng)最強(qiáng)的恒星宇宙中旋轉(zhuǎn)冠軍掛在天上的最精確時(shí)鐘最成功的引力實(shí)驗(yàn)室理想的高能粒子加速器脈沖星眾多桂冠頭銜：45第七章要求1，解釋下列名詞：引力輻射，毫秒脈沖星2，發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星的意義3，為什么脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)者能獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？4，向泰勒和赫爾斯學(xué)習(xí)什么？第七章要求46選作題（自愿，考試不要求）：1，利用角動(dòng)量守恒原理，解釋中子星高速自轉(zhuǎn)軸的原因。2,利用磁通量守恒原理，解釋中子星具有特別強(qiáng)的磁場(chǎng)的原因。

選作題（自愿，考試不要求）：47現(xiàn)代天文學(xué)

（諾貝爾獎(jiǎng)天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)回顧）講授提綱

現(xiàn)代天文學(xué)48第七章脈沖雙星和毫秒脈沖星1，引力波的預(yù)言2，射電脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)3，引力輻射的驗(yàn)證4，毫秒脈沖星和雙星系統(tǒng)第七章脈沖雙星和毫秒脈沖星491，引力波的預(yù)言1，引力波的預(yù)言50脈沖星三大發(fā)現(xiàn)1967年貝爾和休伊什發(fā)現(xiàn)脈沖星1974年赫爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)脈沖星雙星系統(tǒng)1982年貝克和庫(kù)爾卡尼發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星脈沖星三大發(fā)現(xiàn)51

師生合作的典范脈沖星的發(fā)現(xiàn)貝爾（博士生）休伊什教授

脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)赫爾斯（博士生）泰勒教授

毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)庫(kù)爾卡尼（博士生）貝克教授師生合作的典范52愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的三大預(yù)言：1，光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)中的彎曲；2，水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3，引力場(chǎng)中的光譜紅移現(xiàn)象。這三個(gè)預(yù)言都先后得到了證實(shí)。愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的53廣義相對(duì)論的又一預(yù)言

引力輻射

任何具有質(zhì)量的物體作加速運(yùn)動(dòng)都應(yīng)該產(chǎn)生引力輻射。在地球上不可能作實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量太小科學(xué)家寄希望于探測(cè)來(lái)自宇宙空間的引力輻射。經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)也沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

廣義相對(duì)論的又一預(yù)言54引力波的特點(diǎn)1，非常微弱，只有非常巨大的引力事件才能被當(dāng)前最靈敏的引力波探測(cè)器測(cè)出。2，非常強(qiáng)的穿透性，傳播中幾乎不受阻尼3，四極輻射性質(zhì)高頻波段：1－104Hz

超新星爆發(fā)，很強(qiáng)，持續(xù)幾分鐘，雙致密星并合：很強(qiáng)，持續(xù)十幾分鐘引力波的特點(diǎn)553，引力波源的性質(zhì)

低頻波段：1－10－4Hz銀河系中短周期雙星，長(zhǎng)期大黑洞雙星，長(zhǎng)期宇宙初始背景引力波甚低：10－7－10－9極低：10－15－10－18宇宙初始背景引力波3，引力波源的性質(zhì)56引力波探測(cè)器：引力波的作用是使物體發(fā)生扭曲和變形，因此所有引力波天線常常是一根棒，借助測(cè)量這個(gè)天線極小的扭曲和變形來(lái)確定是否接收到引力波。引力波探測(cè)器：57引力波通過(guò)對(duì)時(shí)空的影響而被測(cè)到1，LIGO：利用激光干涉方法測(cè)量?jī)芍Щハ啻怪钡摹傲砍摺敝g的長(zhǎng)度差及其變化。量尺臂長(zhǎng)4千米（美國(guó)），3千米（意大利），（600米）德國(guó)，300米（日本）2，脈沖星－－天上的標(biāo)準(zhǔn)鐘引力波對(duì)脈沖星周期的影響引力波通過(guò)對(duì)時(shí)空的影響而被測(cè)到58所有探測(cè)器都沒(méi)有探測(cè)到引力波所有探測(cè)器都沒(méi)有探測(cè)592，射電脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)2，射電脈沖雙星60

J.泰勒在1967年發(fā)現(xiàn)脈沖星的時(shí)候，還是一位博士研究生。1968年獲得博士學(xué)位后，和哈佛大學(xué)的同事合作，繼貝爾發(fā)現(xiàn)4顆脈沖星之后發(fā)現(xiàn)第五顆射電脈沖星。他的名言：“有可能產(chǎn)生重大意義的研究，再困難也得試一試”。J.泰勒611973年J.泰勒教授新的巡天觀測(cè)計(jì)劃：發(fā)現(xiàn)短周期、遠(yuǎn)距離的脈沖星。1973年J.泰勒教授新的62赫爾斯1973年在麻省大學(xué)學(xué)習(xí)的赫爾斯是J.泰勒教授的研究生。他選擇泰勒的脈沖星巡天課題作為博士論文。他認(rèn)為，這個(gè)課題體現(xiàn)了射電天文學(xué)、物理學(xué)和電子計(jì)算機(jī)科學(xué)三個(gè)學(xué)科完美的結(jié)合。赫爾斯63脈沖星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)較多的射電望遠(yuǎn)鏡：1，澳大利亞Parkes的直徑64米直徑射電望遠(yuǎn)鏡占第一位，發(fā)現(xiàn)一半以上；2，Arecibo射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)100顆左右；3，英國(guó)焦德?tīng)柊嗫说?6米直徑射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)大約100；，4，美國(guó)格林班克的直徑92米射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)近100個(gè)；脈沖星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)較多的64在星際介質(zhì)中不同頻率的無(wú)線電波的傳播速度不同

脈沖星發(fā)出的同一個(gè)脈沖到達(dá)射電望遠(yuǎn)鏡時(shí)，高頻和低頻成分有時(shí)間差，導(dǎo)致接收到的脈沖變寬了，脈沖能量分散，脈沖輪廓變形，甚至?xí)⒚}沖平滑掉。在星際介質(zhì)中不同頻率65

消色散接收機(jī)消色散的辦法是把接收機(jī)總通頻帶分成許多窄帶，每一個(gè)窄帶的帶寬小于可允許的帶寬上限。計(jì)算出各窄帶之間的相對(duì)時(shí)間差，消色散就是把各個(gè)頻率通道的結(jié)果補(bǔ)償各自對(duì)第一個(gè)通道的時(shí)間延遲后再加起來(lái)。消色散接收機(jī)66赫爾斯旗開(kāi)得勝赫爾斯獨(dú)自觀測(cè)和處理資料，發(fā)現(xiàn)40顆新脈沖星，可以說(shuō)取得了空前的好成果。這次巡天的成功率比以前的高出4倍。在當(dāng)時(shí)脈沖星僅有100顆的情況下，一下子增加了40顆，對(duì)脈沖星的觀測(cè)研究有巨大的促進(jìn)。赫爾斯旗開(kāi)得勝67赫爾斯說(shuō)：“我們的巡天發(fā)現(xiàn)了40顆脈沖星，其中一顆調(diào)皮搗蛋，它的周期老變，弄得我寢食不安。”

赫爾斯說(shuō)：68發(fā)現(xiàn)“怪星”有一個(gè)周期僅0.059秒的脈沖星PSR1913＋16很怪癖。這顆星的周期只有59毫秒，但兩次時(shí)隔僅兩天的觀測(cè)，周期值的差別竟達(dá)27微秒之多。赫爾斯以為是設(shè)備出了問(wèn)題，或觀測(cè)程序或處理方法有錯(cuò)。但怎么查也找不到毛病。發(fā)現(xiàn)“怪星”69原來(lái)是雙星周期測(cè)不準(zhǔn)的原因是這顆脈沖星是在雙星系統(tǒng)中。軌道周期很短，所以短期中對(duì)測(cè)量到脈沖星周期產(chǎn)生周期性影響。后來(lái)赫爾斯悟出了這個(gè)原因。測(cè)出了雙星的軌道周期。原來(lái)是雙星70好運(yùn)氣！現(xiàn)在至少已發(fā)現(xiàn)50顆射電脈沖雙星。其中只有5個(gè)雙中子星系統(tǒng)。然而，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的就是雙中子星系統(tǒng)。其軌道橢率很大，是用來(lái)檢驗(yàn)引力輻射的最好的實(shí)驗(yàn)室。好運(yùn)氣只能屬于在脈沖星巡天觀測(cè)中辛勤耕耘并決心攀登科學(xué)高峰的人們。好運(yùn)氣！713，引力輻射的驗(yàn)證3，引力輻射的72理想的引力實(shí)驗(yàn)室

在天文學(xué)中，雙星系統(tǒng)很平常，已知的恒星有近一半屬于雙星系統(tǒng)，可謂千千萬(wàn)萬(wàn)。既使對(duì)中子星來(lái)說(shuō)，所有伴有X射線輻射的中子星都是雙星系統(tǒng)的成員，也司空見(jiàn)慣。但是在射電脈沖星的世界里卻比較少見(jiàn)。理想的引力實(shí)驗(yàn)室73困難和成功第一個(gè)難點(diǎn)是，理論計(jì)算的軌道周期的變化非常微小，要求觀測(cè)測(cè)量極端的精密。第二個(gè)難點(diǎn)是，為了發(fā)現(xiàn)軌道周期的變化必須要進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)。J.泰勒教授奮斗了近20年。用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行上千次的觀測(cè)，觀測(cè)值和理論預(yù)期值的誤差僅為0.4％。終于證實(shí)了引力波的存在。困難和成功74奮斗20載，驗(yàn)證引力波根據(jù)廣義相對(duì)論，可以計(jì)算出雙中子星系統(tǒng)有很強(qiáng)的引力輻射。引力輻射將會(huì)導(dǎo)致雙星系統(tǒng)軌道運(yùn)動(dòng)周期變短。如果我們能夠測(cè)量出脈沖雙星軌道周期的變化，便能間接地確認(rèn)引力輻射的存在。奮斗20載，驗(yàn)證引力波75

特殊的引力實(shí)驗(yàn)室這個(gè)特殊的脈沖雙星系統(tǒng)的重要性在于它是雙中子星系統(tǒng)，兩顆子星間沒(méi)有物質(zhì)交流。它的軌道周期很短，僅7.75小時(shí)，兩顆子星相距很近，軌道橢率很大，達(dá)到0.617。導(dǎo)致脈沖星具有非常高的軌道運(yùn)動(dòng)速度，可達(dá)光速的十分之一。根據(jù)廣義相對(duì)論理論推算出這個(gè)雙星軌道周期的變化率為秒/秒。特殊的引力實(shí)驗(yàn)室76赫爾斯和泰勒獲1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)赫爾斯和泰勒獲771993年赫爾斯和泰勒因發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星共同獲得該年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，引起了全世界的轟動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星系統(tǒng)成為驗(yàn)證引力輻射存在的空間實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)近20年堅(jiān)持不懈的努力，以無(wú)可爭(zhēng)辯的觀測(cè)事實(shí)，證實(shí)了引力波的存在，開(kāi)辟了引力波天文學(xué)的新領(lǐng)域。1993年赫爾斯和泰勒因發(fā)現(xiàn)射電脈784，毫秒脈沖星和脈沖雙星4，毫秒脈沖星79

毫秒脈沖星1982年貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星PSR1937+214再一次轟動(dòng)了全世界。毫秒脈沖星80艱難的發(fā)現(xiàn)過(guò)程

毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)是天文學(xué)家有計(jì)劃、有目標(biāo)的觀測(cè)研究結(jié)果。有好幾個(gè)課題組，經(jīng)歷了好幾年，從失敗到成功。艱難的發(fā)現(xiàn)過(guò)程81

休伊什教授未獲成功脈沖星的發(fā)現(xiàn)者休伊什教授也進(jìn)行了努力。目的是要測(cè)出到這個(gè)射電源輻射中的周期結(jié)構(gòu)。但都無(wú)功而返，一無(wú)所獲。他在北京天文臺(tái)做報(bào)告時(shí)談到，當(dāng)時(shí)他離成功只有一步之遙，他采用的時(shí)間分辨率已是3毫秒。休伊什教授未獲成功82

泰勒和赫爾斯的巡天未發(fā)現(xiàn)這個(gè)源處在1974年泰勒和赫爾斯的高靈敏度巡天的天區(qū)中，然而并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)脈沖星這個(gè)脈沖星。那時(shí)的巡天對(duì)周期小于60毫秒的脈沖星是不敏感的。泰勒和赫爾斯的巡天未發(fā)現(xiàn)83

貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士他們堅(jiān)信，這個(gè)射電源就是脈沖星。他們定出周密的計(jì)劃，采用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，研制消色散能力很強(qiáng)的接收機(jī)，特別是使接收系統(tǒng)對(duì)非常短的周期靈敏，采用0.5毫秒的時(shí)間常數(shù)。獲得成功貝克教授和庫(kù)爾卡尼博士84

宇宙中的旋轉(zhuǎn)冠軍

新發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星PSR1937+214周期最短只有1.6毫秒自轉(zhuǎn)每秒600次！又一次出人意料！宇宙中的旋轉(zhuǎn)冠軍85毫秒脈沖星是新的一類脈沖星

毫秒脈沖星