第206章 PSR B1937＋21（1/2）
PSR B1937+21（中子星）
· 描述：首个发现的毫秒脉冲星
· 身份：狐狸座的一颗毫秒脉冲星，距离地球约1万光年
· 关键事实：自转周期1.56毫秒，是当时发现自转最快的脉冲星。
第1篇幅：狐狸座的“宇宙陀螺”——PSR B1937+21的毫秒心跳
林默的指尖悬在射电望远镜的控制屏上，窗外内蒙古草原的寒风正卷着雪粒敲打观测站的玻璃。1974年12月的深夜，这台直径25米的“射电耳朵”已经连续工作了72小时，接收着狐狸座方向的电磁波信号——突然，示波器上跳出一串尖锐的脉冲，像钟表秒针被拨快了一千倍，每隔1.56毫秒就狠狠戳一下屏幕。
“老张！快来看！”他抓起桌上的军大衣冲出门，积雪没过脚踝也浑然不觉。值班的老张叼着半截铅笔凑过来，眼镜片上蒙着哈气，擦了三次才看清波形：“见鬼了……这频率，比咱们上次测的蟹状星云脉冲星快十倍！是不是接收机坏了？”
林默盯着那串永不疲倦的脉冲，心脏狂跳得像要挣脱胸腔。他知道，这不是故障——这是宇宙发给地球的“摩尔斯电码”，来自一万光年外的一个“疯狂陀螺”，正以每秒641圈的转速，在狐狸座的黑暗里写下人类从未读过的篇章。
一、深夜的“不速之电”：射电望远镜捕捉到的心跳
1974年的中国射电天文学，还处在“蹒跚学步”的阶段。林默所在的乌鲁木齐南山观测站，是当时国内少数能接收宇宙射电信号的基地之一。望远镜是苏联援建的“老古董”，天线布满锈迹，记录数据靠纸带穿孔机，遇到强干扰时，操作员得手动切换滤波器——但就是这台“老爷车”，即将撞见天文学史上最惊人的“宇宙心跳”。
林默的任务本是监测已知脉冲星的信号稳定性。脉冲星是1967年才发现的新天体，像宇宙中的灯塔，高速旋转的中子星会周期性发射电磁波，形成规律的脉冲。当时已知的脉冲星，自转周期多在1秒左右，最快的也不过0.1秒——这在天文学家看来已是“极限速度”。
但那天深夜，一切都变了。
“信号源坐标：赤经19h3938s，赤纬+21°34′，”林默对着星历表喃喃自语，“狐狸座，没记错的话，这里应该是片‘空地’。”他和老张翻出近十年的观测记录，狐狸座这个位置从未出现过任何射电源，更别说如此高频的脉冲。
“会不会是地面干扰？”老张提议用另一台望远镜交叉验证。两人顶着零下20度的严寒爬上天线塔，调整馈源位置，甚至关掉了观测站所有的电器设备——脉冲依然存在，像刻在宇宙背景上的永恒节拍，1.56毫秒一次，分秒不差。
“这玩意儿……在‘呼吸’吗？”林默突然说。他盯着示波器上连绵不断的脉冲，发现每个波峰的高度略有不同，像人的呼吸一样有节奏地起伏。“不对，是多普勒效应！”他猛地拍了下大腿，“如果信号源在旋转，或者绕伴星运动，频率就会轻微变化——这证明它离我们很远，在银河系里！”
老张的烟头掉在雪地上，火星子一闪而灭：“你是说……我们找到一颗新脉冲星？而且转得比谁都快？”
林默没回答。他调出纸带记录，用尺子量出相邻脉冲的间隔：0.00156秒，也就是1.56毫秒。换算成转速，每秒641圈，每分钟圈——比家用洗衣机的脱水桶快一千倍，比战斗机引擎的转子还疯狂。
“这不可能……”他想起课本上的理论：中子星是恒星死亡后的残骸，密度大到一勺就有几亿吨重，自转太快的话，离心力会把自身撕碎。“除非……”他脑海里闪过一个词——“吸积”。如果这颗中子星有个伴星，不断把物质“喂”给它，角动量守恒会让它越转越快，像滑冰运动员收臂时转得更快一样。
但这一切都只是猜测。在那个没有互联网、没有实时数据共享的年代，他们唯一能做的，是把观测数据整理成报告，寄给北京的中国科学院紫金山天文台，再转呈国际同行。
二、中子星的“前世今生”：从恒星灰烬到宇宙陀螺
要理解PSR B1937+21的疯狂，得先讲讲它“前世”的故事。林默后来在科普讲座上，总爱用“恒星的一生”来打比方，听众里如果有孩子，他就说：“这就像放烟花，有的烟花炸完只剩灰，有的灰却能变成新的陀螺，转得比谁都快。”
PSR B1937+21的前身，是一颗比太阳大8倍的蓝巨星。50亿年前，它诞生在狐狸座的星际云里，和无数恒星一样，靠核心的氢聚变发光发热。但大质量恒星的寿命都很短，几千万年后，核心的氢烧完了，就开始“吃”氦，接着是碳、氧、硅……直到铁元素。
“铁是恒星的‘毒药’，”林默在日志里写，“因为铁的核聚变不释放能量，反而要吸收能量。当核心全是铁，恒星就失去了‘动力源’，像断了油的汽车，轰然倒塌。”
那场“塌方”发生在1万年前（因为光要走1万光年才到地球）。蓝巨星的外层物质被巨大的引力反弹出去，形成绚丽的超新星爆发，亮度超过整个星系；而核心则被压缩成直径20公里的小球——这就是中子星，PSR B1937+21的“本体”。
中子星的密度有多恐怖？林默喜欢用“芝麻和地球”打比方：“如果把地球压缩成中子星，直径只有22米，和足球场差不多。你手里的手机，如果全是中子星物质，重量能达到20亿吨，能把地壳压穿。”
更神奇的是它的磁场。中子星的磁场是地球磁场的万亿倍，强到能扭曲时空，让周围的电子像被鞭子抽打的陀螺一样旋转，从而发射出射电波——这就是我们看到的“脉冲”。
“所以脉冲星不是‘星’，是‘星核’，”林默对学生说，“它像宇宙中最精密的钟表，用自转当发条，用磁场当指针，每隔一段时间就‘滴答’一声，告诉我们它在哪里。”
而PSR B1937+21的“滴答”声，比所有钟表都快。1.56毫秒一圈，意味着它的赤道线速度达到每秒4万公里——比地球公转速度还快1300倍，接近光速的1/7。如果真有“人”站在它表面，会被甩成粒子，但中子星强大的引力（是地球的1000亿倍）又把这些粒子牢牢抓住，形成一层“固态”外壳，上面布满了山丘和峡谷，最高的“山”可能只有几毫米高。
三、“毫秒脉冲星”的命名：从怀疑到确认的十年
林默的报告寄出后，石沉大海了三个月。1975年初，他收到紫金山天文台的回信，信里说：“数据存疑，建议用更高精度的设备复测。”原因很简单：1.56毫秒的自转周期太“反常识”了，当时主流理论认为，中子星自转太快会因离心力瓦解，或者吸积物质时产生剧烈辐射，不可能稳定存在。
“他们觉得我们在编故事。”林默苦笑着对老张说。那段时间，他翻遍了所有关于脉冲星的文献，发现国外也有类似的高频信号报告，但都被当作“仪器噪声”忽略了。比如1968年，美国阿雷西博望远镜曾记录到一个周期为0.25秒的脉冲，后来被证实是脉冲星，但比PSR B1937+21慢了160倍。
转机出现在1978年。美国天文学家唐纳德·巴克和同事用阿雷西博望远镜，在狐狸座同一位置再次探测到1.56毫秒的脉冲。这一次，他们用更先进的计算机分析了信号的多普勒频移，确认信号源在绕一颗不可见的伴星运动——原来PSR B1937+21不是“单身”，它有个白矮星伴星，正在“偷”伴星的物质，越转越快。
“我们没看错！”林默把那篇论文贴在观测站的墙上，用红笔圈出“PSR B1937+21”这个编号——Pulsar（脉冲星）的首字母，加上赤经赤纬的简写，这是它正式的名字。
“毫秒脉冲星”这个新名词，也是从这时开始的。天文学家把自转周期小于30毫秒的脉冲星称为“毫秒脉冲星”，PSR B1937+21是第一个被确认的成员，也是当时转得最快的“宇宙陀螺”。它的发现推翻了“中子星转速极限”的理论，证明通过吸积伴星物质，中子星可以突破“速度瓶颈”，成为宇宙中最快的旋转天体。
“就像给自行车装了马达，”林默在日志里写，“本来骑不快的车，有了外力推动，就能破纪录。PSR B1937+21的‘马达’，就是它伴星给的‘燃料’。”
四、一万光年的“时空信使”：我们看到的1万年前
PSR B1937+21距离地球1万光年，这个数字在林默看来，比它的转速更“魔幻”。
“光年不是时间，是距离，但1万光年意味着，我们现在看到的PSR B1937+21，是它1万年前的样子。”他对参观观测站的中学生说，“1万年前，人类还在旧石器时代，用石头做工具，而它已经在狐狸座里转了1万年的‘陀螺’了。”
他喜欢用“时空信使”来比喻这些遥远的脉冲星：“它们像宇宙的信差，带着1万年前的‘口信’飞到地球。我们收到的每个脉冲，都是它1万年前的心跳。”
为了让学生理解1万光年有多远，林默做了个实验：在操场上画一条线，代表1光年（约9.5万亿公里），1万光年就是这条线的1万倍，能绕地球赤道2.3万圈。“如果坐飞机（时速900公里）去PSR B1937+21，得飞1.2亿年，比恐龙灭绝的时间还长。”
但正是这个距离，让PSR B1937+21成了“宇宙实验室”。它的信号极其稳定，误差比人类最好的原子钟还小，天文学家甚至用它来检验爱因斯坦的广义相对论——比如测量引力波对脉冲周期的影响。
“它像个不会撒谎的证人，”林默说，“宇宙里发生什么，它都用脉冲记下来，1万年后送到我们手里。”
五、林默的“追星半生”：从发现到守护
1980年，林默调任北京天文台，离开了他守了十年的南山观测站。临走前，他把PSR B1937+21的观测日志锁进木箱，对继任者说：“这箱子别打开，等哪天有更先进的设备，再看看它还在不在转。”
但他自己却没放下。退休后，他成了社区科普志愿者，每次讲座必讲PSR B1937+21：“它不是冷冰冰的天体，是个‘活’的宇宙奇迹。1.56毫秒的脉冲，是它用1万年的孤独，写给地球的诗。”
2010年，林默80岁生日那天，收到了一份特殊礼物：FAST望远镜（中国天眼）团队发来的PSR B1937+21最新观测数据。数据显示，它的自转周期依然稳定在1.56毫秒，只是周期变长了0.00000001秒——这是它“衰老”的痕迹，因为辐射会带走能量，让它越转越慢，像沙漏里的沙子。
“它还在转啊……”林默摸着数据单，眼泪掉在纸上，晕开了墨迹。他想起1974年那个雪夜，想起示波器上跳动的脉冲，想起老张那句“这玩意儿在呼吸吗”。
如今，PSR B1937+21的“呼吸”已被全球20多台射电望远镜监听，它的“心跳”成了检验宇宙理论的“金标准”。而林默的木箱，也早被送进了国家天文馆，成为“中国脉冲星发现史”的见证。
“宇宙从不缺奇迹，”林默在最后一次讲座上说，“缺的是愿意在深夜听它心跳的人。PSR B1937+21的故事告诉我，最疯狂的‘不可能’，往往藏着最真实的宇宙。”
窗外的星空里，狐狸座的方向静悄悄的，但林默知道，那里有一个“陀螺”正以每秒641圈的速度旋转，1.56毫秒一次，把1万年的时光，写成永不停止的脉冲，飞向地球。
第2篇幅：陀螺的舞伴与宇宙的时钟——PSR B1937+21的半生传奇
林默的藤椅在阳台吱呀作响时，电视里正播放FAST望远镜的新闻：“中国天眼首次捕捉到毫秒脉冲星PSR B1937+21的伴星信号……”他扶了扶老花镜，浑浊的眼睛突然亮了——那个被他称作“陀螺舞伴”的白矮星，终于露出了真容。
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