脉冲星：未来深空航天器的导航灯

脉冲星：未来深空航天器的导航灯

2021年11月10日，长征十一号运载火箭成功将我国首颗脉冲星导航试验卫星送入预定太阳同步轨道。那么，什么是脉冲星？它又是如何执行导航任务的呢？

精准的天文时钟

脉冲星是20世纪60年代天文学的四大发现之一。1967年，英国射电天文学家乔瑟琳·贝尔在行星际闪烁观测研究中，偶然发现一个时隐时现的射电脉冲源，其周期非常稳定，每隔1.3373秒就记录到一次脉冲信号，故而将其取名为脉冲星。这让当时的科学界和公众颇感困惑，甚至一度认为脉冲信号是外星人发来的联系“电报”。1968年，科学家在超新星SN1054遗迹即蟹状星云中发现脉冲星，脉冲周期是0.0331秒。这颗脉冲星比较特殊，因为它的前身超新星爆发是我国古代天文学家最早用文字明确记录的，见于1054年7月宋朝史官编写的《宋会要》，将其称为“客星”。1942年，荷兰天文学家奥尔特以令人信服的论证，确认蟹狀星云就是1054年超新星爆发后形成的。

“年老”的恒星可能会突然发生爆炸，亮度猛然增加上万倍，然后才慢慢变暗。那些爆炸时亮度特别高的星星便被称为“超新星”。恒星的核能耗尽以后，死亡的恒星遗骸分为白矮星、黑洞和中子星三种类型，脉冲星则是中子星的一种。

脉冲星属于高速自转的中子星。脉冲星之所以能够发射稳定的电磁脉冲信号，得益于它的小体积和大质量，以及星体高速自转并具有强大的磁场。在宇宙中，恒星的体积越小、质量越大，其磁场就越强。典型脉冲星的半径仅有10千米，质量却在1.44 ～3.2倍太阳质量之间，是宇宙中除黑洞以外密度最大的天体。在已经发现的脉冲星中，自转周期最快的可达到0.001337秒。因此，只有高速自转的中子星才适合扮演脉冲星的角色。