脉冲星和普通中子星的区别

2025-05-08 22:47:47
推荐回答(2个)
回答1:

http://zhidao.baidu.com/question/417650709.html脉冲星(Pulsar),又称波霎,是中子星的一种,为会周期性发射脉冲信号的星体,直径大多为20千米左右,自转极快。 人们最早认为恒星是永远不变的。而大多数恒星的变化过程是如此的漫长,人们也根本觉察不到。然而,并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现,有些恒星也很“调皮”,变化多端。于是,就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字,叫“变星”。   脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始,人们对此很困惑,甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系。据说,第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。   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。
  正如地球有磁场一样,恒星也有磁场;也正如地球在自转一样,恒星也都在自转着;还跟地球一样,恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样,每当恒星自转一周,它的磁场就会在空间划一个圆,而且可能扫过地球一次。   那么岂不是所有恒星都能发脉冲了?其实不然,要发出像脉冲星那样的射电信号,需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星,它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。   另一方面,当恒星体积越大、质量越大,它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要二十四小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.0014秒!要达到这个速度,连白矮星都不行。这同样说明,只有高速旋转的中子星,才可能扮演脉冲星的角色。
中子星,又名波霎(注:脉冲星都是中子星,但中子星不一定是脉冲星,我们必须要收到它的脉冲才算是。)是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。简而言之,即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体,其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。
中子星,是恒星演化到末期,经由引力坍缩发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。恒星在核心的氢、氦、碳等元素于核聚变反应中耗尽,当它们最终转变成铁元素时便无法从核聚变中获得能量。失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落,有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸,或者根据恒星质量的不同,恒星的内部区域被压缩成白矮星、中子星以至黑洞。白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转化成中子,直径大约只有十余公里,但上头一立方厘米的物质便可重达十亿吨,且旋转速度极快,而由于其磁轴和自转轴并不重合,磁场旋转时所产生的无线电波等各种辐射可能会以一明一灭的方式传到地球,有如人眨眼,故又称作脉冲星。
脉冲星概述:脉冲星(Pulsar),又称波霎,是中子星的一种,为会周期性发射脉冲信号的星体。
  人们最早认为恒星是永远不变的。而大多数恒星的变化过程是如此的漫长,人们也根本觉察不到。然而,并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现,有些恒星也很“调皮”,变化多端。于是,就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字,叫“变星”。
  脉冲星,就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时,还是一名女研究生的贝尔,发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析,科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号,人们就把它命名为脉冲星。
  脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始,人们对此很困惑,甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系。据说,第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。
  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。
  蟹状星云脉冲星的X射线/可见光波段合成图像
  正如地球有磁场一样,恒星也有磁场;也正如地球在自转一样,恒星也都在自转着;还跟地球一样,恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样,每当恒星自转一周,它的磁场就会在空间划一个圆,而且可能扫过地球一次。
  那么岂不是所有恒星都能发脉冲了?其实不然,要发出像脉冲星那样的射电信号,需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星,它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。
  另一方面,当恒星体积越大、质量越大,它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要二十四小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.001337秒!要达到这个速度,连白矮星都不行。这同样说明,只有高速旋转的中子星,才可能扮演脉冲星的角色。

回答2:

脉冲星和普通中子星都是由大质量恒星在经历超新星爆发后形成的极致密天体,但它们在一些特性上有显著的区别。主要的区别在于辐射特性、自转速度和磁场强度,以下是它们的详细对比:


1. 辐射特性

  • 脉冲星:脉冲星是一种特殊的中子星,具有周期性发出电磁辐射脉冲的特性,通常以射电波段为主,但也有些脉冲星发出X射线或γ射线。脉冲星的辐射形成周期性的脉冲信号,类似灯塔的光束。这种现象是因为脉冲星的磁轴与自转轴不重合,在旋转过程中,磁极区域的辐射锥状光束扫过太空,导致我们在地球上接收到间歇性的电波信号。

  • 普通中子星:普通中子星可能不会发出规律的辐射脉冲,或者即使发出辐射,它的强度也不足以被地球上的射电望远镜轻易探测到。普通中子星的辐射是相对连续的或不具规律性,因此它们没有脉冲星的显著周期性电磁信号。

2. 自转速度

  • 脉冲星:脉冲星通常具有极高的自转速度。在形成初期,角动量守恒使得脉冲星的自转速度非常快,可能达到每秒数百转甚至更高。脉冲星的高自转速度是其发射周期性脉冲的基础,且这些周期可以非常短,精确到毫秒级,因此有些脉冲星也被称为毫秒脉冲星。

  • 普通中子星:普通中子星的自转速度可以很慢或逐渐减慢。并不是所有中子星在形成后都具备极高的自转速度,有些中子星可能在形成时自转较慢,或者在形成后因缺乏外部加速机制而逐渐减速,这使得它们无法形成周期性的辐射脉冲。

3. 磁场强度

  • 脉冲星:脉冲星通常具有强大的磁场,其磁场强度通常是地球磁场的数万亿倍。这种强磁场在脉冲星的自转过程中能够加速带电粒子,产生同步辐射,使其具有周期性发射脉冲的能力。磁场的强度和自转的快慢共同决定了脉冲星辐射的周期性特征。

  • 普通中子星:普通中子星同样具有强磁场,但不一定像脉冲星那样强到足以驱动同步加速辐射,也没有表现出类似脉冲星的有规律的周期性电磁信号。普通中子星的磁场也会随时间逐渐减弱,这使得其辐射强度不足以形成脉冲信号。

4. 电磁辐射方向与观测

  • 脉冲星:脉冲星的磁场和自转轴不重合,导致它在自转时,其磁极方向的辐射束周期性地对准地球,这种周期性使得我们在观测中接收到非常精确的脉冲信号。因此,脉冲星看起来像是一个发射周期性电波的“灯塔”,这种特性是识别脉冲星的关键。

  • 普通中子星:普通中子星的辐射通常是随机的,并且辐射方向不具备明确的周期性特征。因此,即使它们在发出电磁辐射,这种辐射也未必能够周期性地扫过地球,导致我们难以观测到类似脉冲星的脉冲信号。

5. 脉冲星的发现与普通中子星的难以观测

  • 脉冲星的观测:脉冲星是通过其周期性、极为规律的电磁脉冲被发现的。这种脉冲的精确性使得脉冲星成为宇宙中最容易检测到的中子星类型之一,尤其在射电波段,脉冲星的信号非常明显。

  • 普通中子星的观测:普通中子星的电磁辐射由于缺乏周期性,通常较为微弱且难以直接观测。它们可能通过X射线望远镜、引力效应(如引力透镜)或双星系统中的物质吸积行为被间接发现。

6. 毫秒脉冲星与普通中子星的演化关系

  • 毫秒脉冲星是一种特别快速的脉冲星,通常其周期在毫秒级,形成原因通常是中子星通过吸积伴星的物质而被**“再生”加速,这一过程称为旋转再循环**。普通中子星可能演化为毫秒脉冲星,但需要一个双星系统的环境来提供足够的物质吸积,使得中子星的自转加速到足够快的程度。

  • 普通中子星则可能没有这样的吸积过程,其演化速度较慢,因此通常没有这种超快的自转周期。


总结

脉冲星和普通中子星的区别主要体现在辐射特性、自转速度、磁场强度和观测特征上。脉冲星是高速自转且具有强磁场的中子星,能够产生强烈的周期性电磁脉冲,通常在射电波段表现为非常稳定的脉冲信号,被称为宇宙中的“灯塔”。普通中子星则可能不具备这种周期性的辐射能力,或者其辐射不足以被探测到,通常没有那么强的自转和辐射特性。因此,虽然脉冲星和普通中子星都属于中子星家族,但脉冲星以其极端的自转和磁场特性,使得它们在观测中显得非常独特和显眼。