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脉冲星是什么 天眼发现的新脉冲星到底是什么?它的发现有什么用?

范文吧
发表于2020-10-02 15:49:18 归属于软件 本文已影响 我要投稿 手机版

10月10号,也就是昨天,中国科学院国家天文台发布了一则消息:“中国天眼”发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年。这是我国射电望远镜首次发现脉冲星,距“天眼之父”南仁东病逝不到1个月。

中国天眼”FAST"刚建成一年多,就取得了如此傲人的成绩,可喜可贺!我们在高兴之余,不仅会产生一些疑问:天眼发现的脉冲星到底是什么?它的发现又有什么用呢?小编来为各位读者一一解答!

问题一:脉冲星是什么?

脉冲星,是中子星的一种,会周期性发射脉冲信号,直径大多为10千米左右,自转极快。并且有的脉冲星一立方厘米的体积上可能有几亿吨重!

1967年10月,剑桥大学卡文迪许实验室的安东尼·休伊什教授的研究生——24岁的乔丝琳·贝尔检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,它们的周期十分稳定,为1.337秒。起初她 以为这是外星人“小绿人”发来的信号,但在接下来不到半年的时间里,又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号。

经过几位天文学家一年的努力,终于证实,脉冲星就是正在快速自转的中子星。而且,正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。

就像上图显示的那样,脉冲星也是有磁场的,并且它也像地球那样进行着有规律的自传。

我们都知道,地球是有的自转轴的,而地球磁场的南北两极却不在自转轴的两个点上,这就使的南北两极与自转轴形成了一个夹角。

而脉冲星跟地球一样,也有自转轴和磁场与两极,而且有的脉冲星的自转轴和两极也像地球那样有夹角。

但由于脉冲星的质量出奇得大,这就使得它本身存在着极大的磁场,强磁场把辐射封闭起来,使脉冲星的辐射只能沿着磁轴方向,从两个磁极区出来,这两磁极区就是中子星的“窗口”。

这两个“窗口”就像旋转的球体两端的两个发光的手电筒一样,也像灯塔的光束或救护车警灯一样,时时刻刻的扫射着宇宙。而当这束光扫到地球时,我们就能通过望远镜探测到脉冲的信号!

问题二:脉冲星的发现有什么用呢?

我们都知道,在地球上如果你想知道自己所在的位置,或者想从一个地方到达另一个地方需要导航时,可以拿出带有定位系统的设备,轻松的知道自己所在的位置和到达自己要去的地方。因为有GPS系统或者是我国的北斗卫星导航系统为你提供你所需要的位置信息。

但是,如果你身在茫茫的宇宙中呢?谁为你来提供位置信息?

这个时候,脉冲星的性质,决定了它是宇宙中最合适的定位系统!

地面上的导航是定义了地球的经纬度,于是可以通过卫星定位就能得到地面终端的位置。但是在太空中要想定位,就要检测遥远星系发出的脉冲进行自身定位。因为离我们越远的恒星就越接近与静止,所以在地面靠GPS或北斗导航进行定位,以后遨游太空,就要靠脉冲星导航系统了!

相关链接:

https://www.zhihu.com/question/50623067

以同一个脉冲信号到达太阳系质心的时间与到达航天器的时间差为观测量,构造X射线脉冲星导航测量方程;该方程有4个未知数,包括3个位置坐标分量和1个时钟偏差量;通过同时探测4颗脉冲星,或每个弧段观测1颗脉冲星并结合航天器轨道动力学模型,求解4个未知数,实现航天器自主导航。

脉冲星导航是实现航天器长时间高精度自主导航的可行途径,具有传统导航技术无法比拟的性能优势,其技术特征如下:

全信息——脉冲星导航能够为航天器提供10维导航信息,包括3维位置、3维速度、3维姿态和1维时间。传统的导航技术手段只能提供部分导航信息,如卫星导航能提供位置、速度和时间信息;惯性导航系统仅能提供姿态信息;传统天文导航系统只能提供姿态和位置信息。

全空域——脉冲星导航适用于整个太阳系,从近地轨道、深空至星际飞行的无缝导航。脉冲星辐射的X射线信号可在大气层外的整个太阳系空间被探测到,针对各类航天飞行任务需求,可以选择不同导航参考点,对导航算法进行适应性修改,以满足航天器自主导航应用需求。

长时间——脉冲星导航是以太阳系质心作为时空基准点,是在绝对参考框架下为航天器提供导航信息服务,解决导航星座整体旋转问题,实现星座长时间自主运行。

高精度——脉冲星导航最终精度能够达到:定轨精度10米、时间同步精度1纳秒和姿态测量精度3角秒,这是传统天文导航技术难以比拟的。

自主性——脉冲星辐射的X射线信号是一种天然信标,因此X射线脉冲星导航具有信息完备性、实时操作性、不发信号、不依赖地面站和长时间运行等自主导航特征,是真正意义上的航天器自主导航的有效途径。

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