上了新聞聯播的6顆星，到底能幹啥？

撰文 | 徐鋒

「中國天眼」又一次上了新聞聯播。

中國科學院國家天文台10日宣布，科學家利用被譽為「中國天眼」的世界最大射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在銀河系內發現了6顆新的脈衝星。

這6顆脈衝星都通過了國際認證，10日的發布會公布了編號為J1859－0131和J1931－01的2顆脈衝星的詳細信息。前者自轉周期為1.83秒，距離地球約1.6萬光年；後者自轉周期為0.59秒，距離地球約4100光年。

這為什麼能上新聞聯播呢？當然是事兒大了。

什麼是脈衝星？

回答前面的問題之前，我們首先來介紹一個基本概念：什麼是脈衝星？

脈衝星就是正在快速自轉的中子星。這樣的中子星由於快速自轉而發出射電脈衝，所以有脈衝星之名。脈衝的周期其實就是脈衝星的自轉周期。

那為什麼自轉能形成脈衝呢？原理就像我們乘坐輪船在海里航行，看到燈塔一樣。設想一座燈塔內的燈總是亮著且不斷旋轉，每轉一圈，燈光射到船上一次。在我們看來，燈塔的光就連續地一明一滅。脈衝星也是一樣，當它每自轉一周，我們就接收到一次它輻射的電磁波，於是就形成一斷一續的脈衝。

不過，中子星與其他星體（如太陽）發光不一樣，太陽表面到處發亮，中子星表面只有兩個亮斑，別處都是暗的。這是由於中子星本身存在著極大的磁場，強磁場把輻射封閉起來，使中子星輻射只能沿著磁軸方向，從兩個磁極區出來。

另外，並不是所有的中子星都是脈衝星。因為當中子星的輻射束不掃過地球時，我們就接收不到脈衝信號，此時中子星就不表現為脈衝星。至今，脈衝星已找到了2700多顆。

誰最先發現脈衝星？

脈衝星是20世紀60年代天文的四大發現之一。最先發現它時，科學家還以為是外星人傳來的信號。

1967年8月，劍橋射電天文台的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺到一個奇怪的「干擾」信號，經多次反覆鑽研，她成功地認證：地球每隔1.33秒接收到一個極其規則的脈衝。得知這一驚人消息，她的導師休伊什曾懷疑這可能是外星人——「小綠人」——發出的摩爾斯電碼。

不過，進一步的測量表明，這個天體發出脈衝的頻率精確得令人難以置信，並沒有電碼的明顯豐富信息。接下來，貝爾又找出了另外3個類似的源，所以排除了外星人信號，因為不可能有三個「小綠人」在不同方向、同時向地球發射穩定頻率信號。

1968年2月，貝爾和休伊什聯名在英國《自然》雜誌上報告了新型天體——脈衝星的發現。這是20世紀激動人心的重大發現，為人類探索自然開闢了新的領域，成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。

貝爾的導師休伊什最終因這項發現獲得1974年諾貝爾物理學獎。作為第一發現者的貝爾，因是女性，且是女學生，在這項發現中的貢獻被忽略。直到1993年，兩位美國天文學家因發現脈衝星雙星而榮獲諾貝爾獎時，諾貝爾獎委員會邀請貝爾參加了頒獎儀式，算是一種補償。

不過，脈衝星發現以來，除了諾貝爾獎，貝爾榮獲了十幾項世界級科學獎，並成為科學大使。

找到脈衝星能幹啥？

為什麼脈衝星的發現如此重要？

這需要說到脈衝星的一個奇異的特性——短而穩定的脈衝周期。短的大約千分之一秒，如0.0014秒，長的也不過11.765735秒。這讓它能夠成為人類在宇宙中航行的「燈塔」，為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器提供自主導航信息服務。

脈衝星在射電、紅外、可見光、紫外、X射線和γ射線等電磁波頻段產生信號輻射。其中，X射線脈衝星導航是實現航天器長時間高精度自主導航的可行途徑，具有傳統導航技術無法比擬的性能優勢，比如X射線脈衝星導航能夠為航天器提供10維導航信息，導航適用於整個太陽系，並且時間長、精度高。

最重要的是自主性。脈衝星輻射的X射線信號是一種天然信標，因此X射線脈衝星導航具有信息完備性、實時操作性、不發信號、不依賴地面站和長時間運行等自主導航特徵，是真正意義上的航天器自主導航的有效途徑。

2007年10月，我國成功發射「嫦娥一號」衛星，實現了繞月飛行；2010年10月，「嫦娥二號」衛星實現了對月球表面的高解析度立體成像，併到達日地第二拉格朗日點（L2）進行科學探測。

中國找到脈衝星多虧了他

在中國，要說脈衝星，就要說到「中國天眼」背後的人，南仁東。

南仁東的名字，與FAST密不可分。1945年出生的他，一生極富傳奇色彩，從清華大學電子工程系畢業後，他在東北的一個無線電廠一干就是十年。改革開放後，曾參加過十國大射電望遠鏡計劃。這位馳騁於國際天文界的科學家，曾得到美國、日本天文界的青睞，卻在20世紀90年代中期毅然捨棄高薪，回國就任中國科學院北京天文台副台長。當時他一年的工資，只等於國外一天的工資。

1993年，日本東京，國際無線電科學聯盟大會上，科學家們提出，在全球電波環境繼續惡化之前，建造新一代射電望遠鏡，接收更多來自外太空的訊息。南仁東跟同事說：「咱們也建一個吧。」

沒有多少人看好這個設想。能不能找到合適的地方？施工難度能不能克服？這些都是未知數，在疑慮聲中，南仁東帶著300多幅衛星遙感圖，跋涉在中國西南的大山裡。訪山歸來，南仁東心裡有了底，正式提出利用喀斯特窪地建設射電望遠鏡的設想。

有那麼幾年時間，南仁東成了一名「推銷員」，大會小會、中國外國，逢人就推銷自己的大望遠鏡項目，為的是籌集到足夠多的資金。「我開始拍全世界的馬屁，讓全世界來支持我們。」他一度這樣自嘲。

正是由於南仁東的堅持，中國的射電望遠鏡最終落地貴州。2016年9月25日，FAST竣工正式進入試調試階段。

貝爾今年早些時候訪問中國並參觀了FAST，她相信FAST能發現更 多微弱、遙遠、獨特的脈衝星，希望FAST可以發現圍繞黑洞旋轉的脈衝星。

果然，脈衝星被發現。

資料 | 新華社、新華視點、央視新聞、鳳凰網等

校對 | 李喆

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