“小绿人”的故事讲的是什么？

---

1967年，英国剑桥大学天文学家建造了一架射电望远镜。这架新望远镜是为了利用行星际闪烁现象来研究射电源而设计制造的。行星际闪烁同我们常说的星星“砭眼”现象有点类似。当星光通过地球的大气时，由于大气中的不均匀起伏现象，使我们看起来星星发出的光一闪一闪的，似乎在眨眼睛。这种闪烁现象同发光体相对于我们的角尺寸(我们观察发光体时视线所张开的角度)有关。恒星离我们很远，基本上是一个点，因而易发生闪烁；而行星较近，望远镜中看起来是一个圆面，因而不易看到闪烁。在射电波段也有类似的现象，不过这种闪烁不是大气造成的，而是由充满行星际空间的太阳风引起的。行星际闪烁也同射电源的角尺寸有关，甚至可以提供计算射电源角直径的方法。剑桥大学新建的望远镜就是为此目的而建造的。因为行星际闪烁在低频段较显著，所以望远镜的工作波段为815兆赫，又因为闪烁是很快的，所以望远镜应有很高的时间分辨率：但这样一来，信号与噪声比就较小了，于是只能增大望远镜的接收面积。落成后的望远镜占地将近2万平方米，是一个16×128个偶极天线组成的天线阵。
望远镜从1967年7月开始观测，每天给出七八米长的记录纸。记录纸本来可交计算机分析，但因为仪器刚投入运转，为了检查它们是否正常，所以决定由一位叫做乔斯琳?贝尔的研究生进行人工分析。几星期之后，她从记录上看出有一段不易辨认的记录，不像是闪烁，也不是其他干扰，而它出现的赤纬都是+23°，赤经也大致相同，约为19时20分。这段记录虽然只在100多米的记录纸上占一二厘米，却引起了贝尔的注意。她把这件事告诉了指导老师休伊什，他们便决定对这一现象作快速记录。经过一番周折，终于在11月末获得了第一个快速记录。记录笔描下了一连串脉冲，每两个脉冲的间隔都等于11/3秒。通过进一步分析，又发现它同其他射电源以同样的速度和方向通过天线束，它是按恒星时运动的——每天提前4分钟出现。
这真是叫人左右为难的事!既然它是跟恒星一起升落的，那大概是来自恒星的电波吧。但是恒星不可能在以秒计的时间尺度上产生变化。说它是人为的干扰的吧，又是谁按23小时56分的周期有规律地发出这种信号呢?问遍了全英国的天文学研究组，都得到了否定的回答，进一步的记录证明信号的脉冲周期保持得非常准确稳定，同时发现在其他频率处也有类似的脉冲。低频处的信号比高频处的要晚到一些时间，这是天文学家熟知的星际介质的弥散作用所造成的。从弥散的量，他们算出了脉冲信号源离地球的距离是212光年，远在太阳系之外，但在银河系之内，看来这像天外的“人”发来的信号。
地球外的有理智的“人”早就是幻想小说的常用主题。有的科学家设想，由于其他行星上的引力也许很大，或者因为文明的高度发展而使体格退化，这种别的世界里的高等动物也许体形很小，而且他们也许能不通过植物而直接利用恒星的光能，因而他们的肤色是绿的……于是，“绿人”成了人们常谈论的对象，可是很少有人当真对待这种幻想，然而剑桥大学的望远镜却收到了这种难以解释的信号。也许，“小绿人”正在敲我们的门啦!这是多么令人兴奋的发现呀!
但科学家是无哗众取宠之心的人。休伊什和他的学生继续仔细观察，他们想，如果信号果真是“小绿人”发出的，他们应当居住在某个行星上，行星绕它的“太阳”转动，应该引起脉冲间隔时间的变化，然而实际上没有这样的变化。到1968年1月底，进一步的记录和对以往记录的详细检查使他们确信，另外有3个源也会发出类似的脉冲信号，于是“小绿人”的假说只得靠边了，因为不能设想，天上相距如此遥远的4个地方的“小绿人”会约好了在同样的频段上，在同样一段时间里给我们地球打信号。
于是，寻求答案的努力方向又从理智的生命转回到自然界。什么样的天体才能发出如此快速而又稳定的脉冲信号呢?第一，天体的尺度应当很小，因为否则的话，天体上距我们不等的各个点发出的脉冲会相互重迭而使我们无法分辨出一个个的脉冲。根据观测到的脉冲宽度是16毫秒，可以定出天体的发射区尺度应小于3000千米。这样小的尺度看来只能是白矮星或中子星。第二，脉冲周期为13372****秒，而且具有高度的稳定性，准确程度达到10-8秒。天体上的周期性过程无非是3种：轨道运动、脉动和自转。轨道运动在考虑“小绿人”这种可能性时已被排除，后来的精密测量又排除了脉动的可能性，因而观察到的周期脉冲只可能是自转造成的。第三，所发现的脉冲周期是一秒的数量级，而既然这是自转造成的，说明星体要在一秒多一点的时间内自转一周。计算表明，白矮星在这样疯狂的转速下早就被扯得粉碎了，于是结论只有一个——这种被人们称为“脉冲星”的天体就是快速自转着的中子星!
到1978年，人们已经找到了300多个脉冲星，它们的周期短到0033秒，长到37秒。新的观测事实进一步证明了它们都尽自转着的中子星。由于这一重大发现，休伊什获得了1974年诺贝尔物理学奖金。30年代一项不引人注意的，甚至受到嘲笑的纯理论预言，到60年代终于得到了证实。看来，对现有的理论追究到底，尽管会得到一些难以为世人接受的“奇谈怪论”，但其中也许包含着真理，会为日后的科学发展揭示出来。中子星预言的遭遇，就说明了这一点。
那么，怎么知道脉冲星就是中子星呢?对这个问题的回答起了主要作用的，不是贝尔发现的第一颗脉冲星，而是后来在1968年10月发现的蟹状星云中的那颗脉冲星。关于这颗星，还有一个漫长而有趣的故事呢。大约900年前，在我国宋朝时，曾经记录了一颗非常著名的超新星。它于公元1054年?月一个早晨突然出现，亮得白天都能看得见，过了23天才逐渐地暗淡下去。700年以后，也就是到了18世纪，有一个英国人用望远镜在那颗亮星曾经出现的位置上看到了一团云雾状的东西，外形有点像一只螃蟹，于是给它起名叫蟹状星云。后来又发现，这团星云还在不断地膨胀，按照星云膨胀的速度和它的大小，可以推算出它开始膨胀的时间，正好是900年前我国观察到的那颗超新星出现的时间，由此得出判断：蟹状星云正是这颗超新星爆发的遗迹。
我们知道，以前发现的脉冲星用光学望远镜是看不到的，而前面提到的这颗在1968年10月发现的脉冲星却能在光学望远镜里看到，进一步的观测研究表明，这颗星在全部磁波的波段上都能够发射周期非常短促、非常稳定的脉冲信号。
这样规则的脉冲究竟是怎样产生的呢?科学家们仔细分析和研究了各种可能性，最后认为，这只能是由于这颗星自转的结果。脉冲星就好像一座可以转动的灯塔。灯塔每转一周，我们可以看到一次从它的窗口射出的灯光。灯塔不断旋转，远远看去，灯塔的光就连续地一明一灭。脉冲星也是一样，它每自转一圈，”我们就接收到一次它辐射的电磁波，于是就形成了一断一续的脉冲。蟹状星云脉冲星的脉冲周期是1／30秒，也就是说它只用1／30秒的时间就能自转一周。这样高速自转的天体，它本身的体积肯定是很小的，可是这颗星的光度却很大，大约是太阳光度的100倍，这又表示它的质量是相当大的。质量很大而体积又很小，说明它的密度非常高。只有那全都是由挤得很紧的中子构成的中子星，才可能有这样高的密度，能够飞快地旋转而不至于瓦解，从而可以确定，蟹状星云脉冲星正是一颗高速自转着的中子星。
最后再列举一些数据具体描绘一下脉冲星的各种奇异性质。脉冲星的体积很小，一个地球里可以容纳，1000万颗这种奇妙的天体。可是别看它个儿小，长得却非常结实，它的密度高达每立方厘米几亿吨甚至几十亿吨。脉冲星上一个胡桃大小的物质，要几万艘万吨轮才能拖得动。脉冲星又是一个超高温世界，表面温度高达1000万度，中心温度更高达60亿度。脉冲星还是一个超高压世界，中心压力大约有10000亿亿亿个大气压。脉冲星的能量辐射也大得惊人，大约是太阳辐射能量的100万倍。脉冲星也是已知的具有最强磁场的天体。由此可见，脉冲星具备着超高温、超高压、超高密度、超强磁场、超强辐射等各种无法实现的“极端物理条件”，这就为研究极端条件下的物质状态提供了一个天然的理想实验室，从而大大推动了各种极端技术的研究。
正因为脉冲星的发现对于检验和发展恒星演化理论，对于极端技术研究，对于丰富人类对宇宙的认识都有着重要的意义，因而被列为20世纪60年代天文学上的四大发现之一，脉冲星的发现人也因此获得了1974年诺贝尔物理学奖金。