11月28日—發現脈衝星

「莫非是來自外星文明的訊息?!」1967年的今天,劍橋大學的研究生喬瑟琳·貝爾(Jocelyn Bell)看著手上的資料,驚訝不已,腦中不由閃過這個念頭。

喬瑟琳1943年出生於北愛爾蘭,父親是一位建築師,曾參與天文館的設計,她便是在隨父親前往參觀時,開啟了對天文學的興趣。1965年自物理系畢業後,即到劍橋大學攻讀博士,指導教授是著名的天文學家休伊許(Antony Hewish)。

喬瑟琳·貝爾攝於1967年。圖片來源:Wikipedia

就在這一年,休伊許拿到經費,得以建造一座大型無線電望遠鏡陣列,用於探測遙遠星系和類星體發出的無線電波。喬瑟琳參與了這座望遠鏡陣列的建造,並在1967年完工後,負責分析接收到的訊號。

這座望遠鏡每天會吐出數十公尺長的圖紙,上面記錄的電波除了來自外太空,也有廣播、飛機等人類活動的干擾。喬瑟琳的任務就是要從這些海量的資料中,尋找那些微弱而有意義的訊號。

11月28日這一天她在圖紙上發現的這組訊號實在太特殊了,它來自天際某個固定角落,週期相當穩定,每隔1.337秒就出現一次,但從來沒有任何天體會發出如此密集而規律的訊號,才讓她強烈懷疑絕不是自然現象。

其實三個月前望遠鏡剛啟用沒多久,喬瑟琳就看過類似訊號,但當時以為只是雜訊,未再繼續深究。如今眼前這組訊號更加明顯,而且都不像人造衛星、飛機、廣播、甚至月球反射回來的雷達、……等各種人工訊號。她趕緊向指導教授報告,休伊許要她用另一組望遠鏡核對,確定訊號是來自外太空。

早在1967年8月就記錄到脈衝星的訊號。圖片來源:Wikipedia

外星文明似乎是最合理的解釋了,他們開玩笑地把這個訊號取名為「小綠人1號」(”LGM-1”, Little Green Man-1)。但真要如此對外公佈他們的發現嗎?這一定會引發媒體瞎起鬨,難以專心進一步研究,甚至賠上學術聲譽。就在休伊許遲疑之際,喬瑟琳又發現了另一個間隔1.2秒的脈衝訊號,只是它來自宇宙另一個截然不同的方向,顯然不可能又有另一個外星文明。

那麼這脈衝訊號究竟從何而來?休伊許隔年公布他們的發現(喬瑟琳掛名論文的第二作者),推測訊號來源可能是一種新的星體,介於白矮星和純屬理論但從未發現的中子星(註)之間,並以「脈衝星」(Pulsating Star,簡稱Pulsar)稱之。

他們的論文引起各界注目,天文物理學家隨後計算出脈衝星其實是高速旋轉的中子星,由重恆星核心塌縮而成。脈衝星所具有的強烈磁場,因快速自轉而發射強大的電磁波束,定時掃過地球時,看起來就是脈衝訊號,有如在漆黑的海上看到燈塔旋轉的燈光一閃一閃的。

天文學家競相用無線電望遠鏡掃描天空,很快地發現更多脈衝星。休伊許於1974年獲頒諾貝爾物理獎(另一位共同得獎者是設計出將不同地方的望遠鏡連結,從而增加望遠鏡總孔徑的Martin Ryle),然而發現脈衝星的喬瑟琳卻未獲獎。很多天文學家為她大抱不平,不過她本人對此並未有怨言,只不過媒體不問她天文物理問題,只關心她交過幾個男朋友、頭髮原來什麼顏色,讓她深感無奈。

雖然無緣於諾貝爾獎,喬瑟琳之後仍獲得無數獎項與榮譽,包括2018年獲頒獎金高達300 萬美元的基礎物理學突破獎。

科學家解開了喬瑟琳所發現的脈衝星之謎,但為何她未能獲得瑞典皇家科學院的認可,仍是個難解之謎。

註:中子星的密度極高;太陽直徑約140萬公里,中子星直徑只有20公里,質量卻是太陽的1.4倍。若是用中子星的物質做成一元硬幣,重量相當於一座大山;漫威漫畫中雷神索爾的鎚子,便是設定由中子星打造而成。

Similar Posts