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第七百一十四章 目标是星辰大海下(第5页)

于是徐云组织了一番语言,继续说道:

“杨先生,您应该知道,根据奥本海默归纳出来的中子星模型,脉冲星会发射很强的双极辐射。”

“假设——我是说假设啊,假设脉冲星的自转轴和磁轴有一定的偏角,那会发生什么事?”

“偏角?”

杨振宁眨了眨眼,思索着说道:

“如果自转轴和磁轴有偏角存在,那么当脉冲星磁轴扫过地球的时候,我们就会接受到一个脉冲信号。”

“而两次脉冲信号的间隔,就等于自转周期咦,等等!”

只见杨振宁的声音骤然拔高了几分:

“小徐,你的意思莫非是”

“如果我们能找到自转周期是毫秒级别的脉冲星,就可以根据自转周期的变化,去探测原初引力波?”

啪!

徐云闻言隔空打了个响指,脸上的表情显得很灿烂:

“没错!”

早先提及过。

如果单纯依靠科技设备,想要探测到原初引力波最少都需要架起比柯伊伯带还大的探测器。

这对于现如今的人类科技水平而言显然是不可能的,不过后世的物理学家却在宇宙中找到了一个天然的引力波探测器。

那就是脉冲星。

脉冲星除了转速高之外,更重要的是它的磁场强度也很高。

磁场的衡量单位叫“高斯”,字母表示为gs。

地球磁场为07gs,就足以抵挡太阳风的侵袭;

木星磁场达到14gs,是地球的20倍;

太阳磁场极区普遍磁场很低,只有1gs,但太阳磁场活动性很大,两极喷发时可达1000gs,日面宁静区磁节点磁场强度也达到上千gs,黑子爆发磁场可达4000gs。

这些看起来已经很强的磁场,与中子星磁场比起来完全是小儿科了:

中子星的磁场强度至少在数千亿gs以上,绝大多数脉冲星表面极区磁场强度都高于10000亿gs,甚至高达20万亿gs。

超高强度的磁场可以为辐射束提供极强的动力,同时从磁极在各个方向中炸出——这些磁极并不总是与脉冲星的旋转轴对齐,就像地球的南北磁极不与我们星球的旋转轴对齐一样。

在这种情况下。

毫秒脉冲星就像具有稳定周期的太空灯塔,当它扫过地球的时候,我们就在射电波段探测到一个脉冲。

我们可以把脉冲到达的时间准确地记录下来,这类脉冲到达时间之间的间隔理论上是恒定不变的,但实际上这些间隔会有极其细微的变化。

导致这些变化有很多因素,已知的就有地球的运动,太阳系天体导致的引力红移,星际介质的变化等等。

物理学家把这些因素包括到我们的模型中,去拟合观测得到的脉冲到达时间,模型预言和实际观测之间的差别称为计时残差。

计时残差就蕴含着没有包括到模型里的物理现象,例如原初引力波。

引力波导致的脉冲到达时间变化有两个显著的特征:一是相干性,二是四级性。

所谓相干性,指的就是引力波会对所有阵列中的所有脉冲星同步产生影响,而有些效应——如脉冲星星震只会对单个脉冲星的计时产生影响,不同脉冲星之间的星震是没有任何关联的。

四极性则是指引力波的效应在旋转180°的方向上是相同的,在旋转90°和270°的方向上则是相反的。

定性地说。

对于两颗脉冲星,如果它们的相对地球的夹角是0°或180°,它们的计时残差应该是正相关的,反之如果它们的相对地球的夹角是90°,它们的计时残差应该是反相关的。

通过仔细的计算,可以得到相关性随夹角的变化,就是著名的heilgdown曲线。

而其它能导致相干性的因素很难具有四极性,因此如果能发现不同脉冲星计时残差间的相关满足heilgdown曲线,就能说明探测到了宇宙中的引力波背景。

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