脉冲星存在岁差 爱因斯坦广义相对论再次得到证实 (脉冲星会演变成什么?)

admin 2024-12-07 34 0

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爱因斯坦广义相对论再次得到证实:脉冲星存在岁差

对一颗距离我们光年的脉冲星长达14年的持续观察后,科学家终于发现脉冲星存在岁差现象,从而再一次证实了爱因斯坦的广义相对论。

恒星在演化的末期,由于缺乏继续燃烧所需要的核反应原料,其内部辐射压降低,导致其自身的引力作用逐渐坍缩。

质量不够大的恒星坍缩后成为白矮星,而在质量比这还大的恒星里面,电子被压入原子核,形成中子,这时候恒星依靠中子的简并压与引力保持平衡,形成所谓中子星。

脉冲星是一种会周期性发射脉冲讯号的中子星,其信号的周期十分稳定。

而岁差是指一个天体的自转轴指向因为重力作用导致在空间中缓慢且连续的变化。

这是广义相对论所预测的现象,此前很少在脉冲星中被观察到。

脉冲星可能是天空中最有用的恒星。

明亮的无线电波从它们的磁极发射出来。

当它们旋转时,这些光束可以扫过地球,类似与太空中的“灯塔”。

它们也非常精确,旋转可以精确到毫秒级。

这些所谓的毫秒脉冲星可以保持如此精确的时间,以便它们可以指导未来的太空导航。

这一新发现可以帮助我们找出二元中子星碰撞的预期速率。

当两颗中子星得到子星相互靠得很近时,极强的引力辐射会导致它们的距离愈加靠近,轨道周期会逐渐变短。

通过精确地测量射电脉冲双星轨道周期的变化可以检测引力波的存在,从而验证广义相对论。

根据广义相对论,二元系统中的脉冲星应该有轻微的轴向摆动(想想一个减速的旋转陀螺),所谓的轴向进动。

由于中子星是如此密集(太阳质量的1.4倍,被压缩成直径仅20公里的恒星核心),它们的引力强度预计会扭曲时空。

当旋转方向未与二元轨道的方向正确对齐时,脉冲星的旋转会被拉入轴向旋进。

这种“岁差”被认为是由于不对称的超新星爆炸引起的。

因此,当脉冲星在其轴上摆动时,我们应该能够检测其脉冲轮廓的变化。

编号为PSR J1906 + 0746的脉冲星于2004年发现,它显示出每次旋转两个不同的扭曲或极化发射光束。

然而,当由美国马克斯普朗克射电天文学研究所的格雷戈里·德维尼领导的天文学家团队查看帕克斯天文台射电望远镜收集的档案数据时,他们发现只有一个光束。

为了弄清楚原因,科学家们2005年到2009以及2012年到2018使用三种不同的天文望远镜监测PSR J1906 + 0746。

在2005年开始观测它时,科学家看到了2004年检测到的每次旋转的两个光束。

渐渐地,来自PSR J1906 + 0746脉冲星的光束变弱了,到2016年,它已完全消失。

该团队预测极化数据包含有关脉冲星进动的信息。

他们对这些数据建模,将其延长50年,然后将其与脉冲星的观测数据进行比较。

结果匹配百分之五的不确定性水平,完全符合广义相对论的预测。

该团队还意识到地球的视线已经从南北方向穿过脉冲星的磁极。

该研究发表在《 科学》杂志上。

脉冲星存在岁差 爱因斯坦广义相对论再次得到证实 (脉冲星会演变成什么?)

如果恒星在它的演化末期经历了剧烈爆炸,会发生什么?

如果恒星在演化末期发生了爆炸,那么极有可能产生超新星爆发。

超新星爆炸是什么呢?它是恒星寿命即将终结时产生的一种爆炸现象。

这种爆炸威力极强,地球所处的太阳系中只有太阳是恒星,而太阳在恒星中属于很小的存在,不会发生超新星爆炸。

想象一下比太阳还要大几千倍的恒星爆炸,所释放的能量得有多强呢?

近期发生了一件令天文学家都坐不住的事,那就是离地球非常近的一颗巨大恒星就要爆炸了。

而这颗恒星人类甚至能在晚上看见,这颗恒星就是猎户座的参宿四。

它有多大呢?它的半径大概是从太阳到木星的距离,质量约为太阳的20倍。

但这样的恒星寿命很短,只有几千万年,如今它已走向生命终点,因而变得不稳定且随时可能爆炸。

若其真的产生超新星爆炸,对地球又有什么影响呢?

超新星爆发有多恐怖呢?其一秒释放的能量相当于太阳一生释放的能量总和,其爆炸产生的亮度足以点亮其所在的整个星系,并且会持续几周甚至几个月。

若参宿四爆发为超新星,我们将在天空中看到第二个“太阳”。

同时,爆炸的一瞬间物质能以接近十分之一光速的速度向周围扩散。

历史上哈勃望远镜拍下的著名的“蟹状星云”,就是超新星爆发所产生的爆炸遗址。

爆炸所产生的伽马射线暴,也会波及周围的行星。

伽马射线暴是能量最强,最具毁灭性的射线,宇宙中没有仍何其他武器能比得上。

有人指出4亿年前的奥陶纪大灭绝,就是因为伽马射线暴袭击地球。

当时地球75%的生物都被消灭,70%的大气被破坏。

以走到寿命尽头的红超巨星参宿四为例,假如参宿四爆发,其产生的伽马射线暴将在700年后到达地球。

所幸的是,科学家指出,伽马射线暴对50光年外距离的星球无法产生实质性影响,所以人类也不用太担心。

简述恒星的演化过程四个阶段

恒星演化是一个复杂的过程,涉及恒星从诞生到最终毁灭的每一个阶段。

以下是恒星演化的大致路径:1. 分子云的坍缩:恒星化的过程从巨大的分子云开始,这些云由于自身重力而逐渐收缩。

2. 原恒星的形成:随着分子云的进一步坍缩,核心区域的温度和压力升高,最终引发氢原子的核聚变,形成一个原恒星。

3. 主序星阶段:原恒星在核聚变的作用下,将氢元素转化为氦元素,并释放出巨大的能量。

这是恒星生命周期中最稳定的阶段。

4. 红巨星阶段:当恒星核心的氢燃料耗尽后,核心开始收缩,而外层则膨胀,形成一个红巨星。

5. 气体抛射与行星状星云的形成:红巨星阶段末期,恒星外层气体被抛射到太空中,形成行星状星云,这是恒星演化过程中的一个美丽且短暂的阶段。

6. 白矮星或中子星的形成:随着外层气体的丧失,质量较小的恒星核心将演化为白矮星,而质量较大的恒星核心可能形成中子星。

7. 超新星的爆发:对于质量极大的恒星,当其核心的核反应停止时,可能会发生灾难性的爆炸,即超新星爆发,释放出巨大的能量。

8. 黑洞的形成:质量极大的恒星在其核心发生坍缩后,可能会形成黑洞,这是一个连光都无法逃逸的天体。

需要注意的是,并非所有恒星都会经历上述所有阶段。

恒星的演化路径取决于其初始的质量和化学组成。

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