登陆注册
444700000065

第65章 X射线和X射线星

 X射线的发现

X射线的发现(1895年)是19世纪末20世纪初物理学三大发现之一,另外两项是放射线(1896年)和电子(1897年)的发现。

19世纪末,阴极射线是物理学研究的课题之一,许多物理实验室都开展此类研究。1895年11月8日,德国物理学家伦琴将阴极射线管放在黑纸袋中,关闭灯源,当接通放电线圈电源时。一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出荧光。用一本厚书,一块厚的木板或几厘米厚的硬橡胶隔在放电管和荧光屏之间,仍能看到荧光。水、二硫化碳或其他液体不能隔离这种射线,不太厚的铜、银、金、铂、铝等金属物体也不能阻挡。伦琴意识到这种穿透力特别强的射线可能是一项新发现。

伦琴在实验室里对此进行彻底研究,6周以后,确认这是一种新射线。1895年12月28日,伦琴向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇与此有关的报告:《一种新射线——初步研究》。伦琴在报告中把新射线称为X射线。正是因为X射线的发现,伦琴获得第一届诺贝尔物理学奖。

X射线现已广泛应用于晶体结构分析、医学等领域,对促进20世纪包括天文学在内的科学发展产生了巨大而深远的影响。天体所发出的X射线可以穿透充满大量尘埃和气体物质的宇宙空间,因此是人类了解宇宙的一种很好介质。天文学家建立起X射线天文学。

同时,波长比γ射线较长的X射线,只能在太空中才能观测到。所以,为了更好的探测宇宙X射线,一些国家相继发射了专门的X射线卫星。最熟悉的X射线人造卫星是1990年6月发射升空的“伦琴卫星”,这颗卫星探测到自百武彗星放射出来的X射线,发现一批炽热星体,观测到远方星系中的剧烈活动。

 X射线探测器

在讲述引起天文学界浓厚兴趣的X射线星之前,我们有必要提到“乌呼鲁”卫星,因为正是它探测到第一颗X射线星。1970年12月12日,美国国家航空航天局把嘉可尼小组研制的一颗卫星从肯尼亚海岸发射上天。这天正是1963年肯尼亚宣布为独立国家的独立节,人们就把这颗卫星取名叫乌呼鲁,这个斯瓦希里语单词的含义就是“自由”。图4-4表示国家航空航天局画家所设想的乌呼鲁卫星在宇宙空间的情景。卫星上的仪器在它的有效期间在天上发现了100多个点源。这项研究成果给里卡多·嘉可尼和他的合作者们在学术界带来了极高的声望,也给东方和西方的天体物理学者出了许多难题;实际上我们还远没有理解乌呼鲁所发现的天体。图4-5即是乌呼鲁卫星测得的X射线源在天上的分布。

 X射线星及其模型

这里要讲的第一个X射线星是乌呼鲁卫星在武仙星座所发现的一个天体,称为武仙X-1。卫星所测到的这一天体的辐射来得可并不均匀。实际上接收到的是一批X射线闪光,它们以1.24秒的间隔一个挨着一个传来。

武仙X-1的脉冲以1.7天的周期表现出排列疏密的示意图这种现象揭示了该X射线源是双星的成员。可是,相邻两个X射线脉冲的时间间隔并非严格不变。它慢慢变短,接着又变长,这种变化以1.70017天的周期循环反复。

天鹅星座中的一个X射线星——天鹅X-1,则具有与此完全不同的特性。它的X射线强度并无规则脉冲,而且表现为不规则的极为迅速的起伏,此外还有若干月内的变迁。在同一天区有一个变化射电源,它的变化过程和这X射线源的变化非常合拍:X射线源强度变化时射电源也随之改变,射电源平静时X射线源也稳定。这样看来,两者很可能是同一天体。

天文观测表明,天鹅X-1在1%秒内有变化,那么X射线发送区显然不会大于光线在百分之几秒中所传播的距离。它小于10 000千米,小于太阳半径的1%,所以这种比太阳辐射更强4倍的东西该是非常小的天体。那个武仙座X射线源突然消失在伴星背后的骤然被食现象也反映出这点。

既然X射线源是很小的天体,人们自然要设想是否白矮星或中子星参与了这种现象。这样我们也就很容易理解X射线的由来了。产生X射线需要几百万度的高温。当物质落向一颗白矮星,或者一颗中子星时,强大的引力使它以极高的速度撞击星面,运动受阻后很容易产生几百万度的高温。这可算X射线由来的一种很自然的解释。可是,以高速降到白矮星或中子星上的物质又从何而来后者的由来莫非是因为X射线星多数是,甚至也许全都是双星的成员吗如果一颗正常星和一颗白矮星或中子星相互绕着公转,而正常星(像太阳以及许多别的恒星之类)把物质抛入空间,那么这种流离物质会有一部分被那颗伴星的引力吸引,撞到它的表面上产生高温而发出X射线(参见图4-8)。

双星中产生X射线的一种可能方式这种模型在一定程度上很好地解释了X射线的由来。但是,近期的另一项发现又为X射线星提供了另一个可能。

 X射线星的另一种可能——夸克星

在2002年4月10日,钱德拉X射线天文台发现了2颗恒星,其中一颗太小,另一颗太冷。对名为RXJ1856.5-3754和3C58两颗星的观测表明,这类恒星物质的密度甚至高于地球地核物质的密度。

根据钱德拉X射线天文台的测定,RXJ1856.5-3754的直径小到它不可能是一颗中子星,这个数据与对一颗奇怪的夸克星所预言的大小是一致的,这是一种以前在宇宙中从未见到过的天体。

RXJ中子星根据目前的猜测,这些恒星很可能纯粹由夸克组成,或包含通常仅仅在高能碰撞后瞬间即逝的亚核粒子晶体。这个发现揭露了理解物质结构所存在的问题,开辟了核物理学研究新天地,为广阔的宇宙和它的最微小的组成构建了一种联系。

同类推荐
  • 探索世界:神秘的星空

    探索世界:神秘的星空

    每一个晴朗的夜晚,天空中总是挂满点点繁星,让抬头仰望的人无限神往。无论是中国还是外国,_无论是古代还是现代,人们都会对自己头顶的这片星空浮想联翩。牛郎织女的传说家喻户晓,十二星座的故事风靡全球……还有许多神秘精彩的故事,尽在本书中!
  • 探索世界:身边的物理

    探索世界:身边的物理

    这个大千世界无时无刻不在吸引孩子好奇的目光。他们的小脑袋里总会接二连三地蹦出各种各样的问题。本书从力、热、声、光、电等几大部分,介绍我们在日常生活中常常遇到的那些再自然不过的现象,为善于思考和勇于创新者掀起物理神秘的面纱,揭示高新技术背后的奥秘。
  • 海洋馆漫游(海底世界大观)

    海洋馆漫游(海底世界大观)

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 航海常识速读(速读直通车)

    航海常识速读(速读直通车)

    航海史是人类历史史册上的一宏伟篇章,从木船的制造到帆船的出现,以及之后大型油轮,舰艇、航空母舰等民商用船和军用船舶的发展,人类对于海洋的认识的增加以及航线的不断拉长,促进了世界各国经济文化交流,和人类文明的进步。让我们沿着时间的轨迹和航海家们的足迹来遨游广阔的海洋,了解发生在浩渺大海中的那些点滴过往!
  • 2012:那些被证实了的预言

    2012:那些被证实了的预言

    如果你不知道诺查丹玛斯,那你最起码要知道《诸世纪》他是一位神奇的预言家,它是一本神奇的预言书,近两个世纪以来,这个世界上所发生的重大的事件,几乎都被他和它的书所言中(包括法国大革命的成功、希特勒的出生、911事件等)。如果这仅仅是巧合,那我们该如何解释这种巧合?
热门推荐
  • 偷个天才宝宝惹来爹
  • 着装小窍门

    着装小窍门

    本书从不同的行业出发为大家介绍不一样的职业之间一些不同的着装技巧。
  • 迷城

    迷城

    《迷城》讲述在迷宫一般的南明城中,连环命案接连发生,在解案的过程中,却发现人性复杂成谜。《夏娃的秘密》展示了克隆时代的爱情奇迹:身处二十一世纪的现代科学家穿越时空去往十四万三千前,意外爱上线粒体夏娃,他们的后代遍布地球上每一个角落。《伊甸园里的半局棋》构想了人类之初智慧的形成以及斗争分化之始。《迷城》收录蔡骏早年(2001.12-2008.8)中短篇小说十一篇。包括《迷城》《夏娃的秘密》《侯赛因》《最后的战役》《白头宫女》《荒村》等。
  • 亿万新娘:总裁,久等了

    亿万新娘:总裁,久等了

    车祸意外身亡,她重生到了豪门千金的身上,一个身价亿万只会跳舞的富家千金。从此她有了爱她的家人,有了超可爱的正太弟弟,她决定守护这一切。安子勋是俊美的美少年,是这具身体曾经暗恋的对象。他的名字唤醒了那些原本不属于她的记忆。苏瑾以为他们不会再有交集,而他却开始缠着她,麻烦也随之而来……
  • 大决战:平津战役

    大决战:平津战役

    该书反映的是解放战争的主体——三大战役中的平津战役情况。平津战役以1949年1月14日攻打天津的战斗作为明显的起始点,其余都是对国民党军队分割包围,且围而不攻,仅发生一些小规模战斗。尤其是北平,通过我党艰苦细致地对时任国民党华北“剿总”司令的傅作义做工作,得到和平解放。结束的时间以1949年1月31日人民解放军正式进入北平为标志。该次战役,与辽沈、平津战役既有相同点,又有不同点。相同点都是以中国共产党为代表的革命力量和以国民党为代表的反动力量经过多年较量之后的决战;是打倒蒋介石、成立新中国前夕的决战。不同点是战役发生在以毛泽东为首的党中央驻地西北坡周围,又以我国著名的古都和新中国未来的首都北平为中心。这一战役中,有40%的国民党军队不属于蒋介石的嫡系部队,其统帅也不是蒋介石嫡系将领,而是当时国民党军内部非嫡系的代表人物傅作义将军。上述的相同之处,决定了这一场决战的残酷性和重要性;而上述的不同处,又决定了这场决战的灵活性和重要性,使得这场战争呈现出来的一个个惊心动魄的场面并不都是冲杀与血战,还有大量既复杂又紧张的另一条战线的斗争。而这种斗争的结果,则是古都北平的和平解放。
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 雷达兵

    雷达兵

    每个人心中都有一个军队梦,曾经的他文弱,如今的他,却如大树般扎根在部队,魔鬼般的训练,不断的严格要求,军队的氛围,早就了军人,钢铁般的军人,一个特殊军种的军人,是如何在铁与血中磨练成长的。
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)
  • 提高孩子学习成绩的心理咨询指导计划

    提高孩子学习成绩的心理咨询指导计划

    帮助家长解读孩子心理的权威读本,提高孩子学习成绩的实用指导计划。深入孩子的内心世界,帮孩子走出心理误区,提升孩子的学习成绩。本书为家长提出了有针对性并切实可行的心理咨询指导计划,有助于家长帮孩子解决学习中遇到的实际问题,提高孩子的学习成绩。
  • 敬业工作为了谁

    敬业工作为了谁

    唯有敬业工作,我们才能发现,自己拥有的不仅是一个岗位和一份薪水,更是一个收获快乐和成长的平台。而只要怀着一颗敬业的心,无论什么样的工作都会成为机遇,成功也成了自然而然的事情。