毫秒脉冲星的发现历程：最精确的时钟(4)

　　即便经过数十亿年之后，毫秒脉冲星的自转周期也只会延长几个毫秒而已，但由于天文学家们能够精确测定其减速速率，因此他们就可以扣除减速效应的影响并继续将它们用作精确的计时工具。

　　毫秒脉冲星的自转周期精度极高，天文学家们目前对其进行的测量精度已经达到了10亿亿分之一的量级(10的18次方分之一)。他们对于脉冲星的信号抵达地球的时间预报精度已经达到100纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)的水平。由于这样的信号极其精确，因此任何最细微的变化都能够揭示在脉冲星周围以及信号在太空中传播过程中所发生的事件。

　　一颗脉冲星示意图

　　在太空中弥漫分布着稀疏的尘埃与气体物质，它们被称作星际介质，这些物质会阻挡和发散来自脉冲星的信号。通过对脉冲星信号的衰减，强度以及发散程度进行测量，天文学家们能够了解星际介质的性质，而后者在恒星与星系形成以及演化方面都扮演着关键角色。

　　在脉冲星周围是帮助它加速自转的伴星。科学家们想要了解这颗伴星有多大，它是如何随着时间推移而发生演化的。比如变化的磁场将如何影响其外形以及轨道性质。对于这些，脉冲星信号的延迟，调幅以及其他性质的变化都在向天文学家们透露着这颗伴星的诸多性质以及它与脉冲星之间的互动状态。

　　得益于对脉冲星极高精度的测定，天文学家们现在可以察觉脉冲信号中哪怕最细微的变化以及它背后的引力作用。在1992年，天文学家们在一颗毫秒脉冲星的周围发现了一个行星系统，这是人类发现的第一个太阳系外行星系统。来自行星的引力影响造成脉冲星发生轻微晃动，从而对其抵达地球的脉冲信号产生极细微的影响。以库卡尼发现的毫秒脉冲星PSR B1937+21为例，近期对其脉冲信号的精密分析同样显示这颗脉冲星周围可能存在一些小型天体，其大小可能与小行星的大小接近。

　　通过对这类信号在射电波段，有时候甚至是在X射线乃至γ射线波段的观测非常重要，因为这是天文学家们了解和研究奇异的脉冲星系统唯一的的途径。同时这也是研究脉冲星独特组成与机构状况的唯一途径。

　　从本质上说，脉冲星基本就是一颗巨大的原子核。一般认为它们可能拥有一层薄薄的大气层，厚度不超过10厘米。其中的主要成分则是氦，氢和碳，而其最外侧的“地壳”的主要成分则是铁。而如果你继续向其内部进发，那里的物质密度将变得更高，是几乎完全由中子组成的奇异物质。当然，这些都只是理论模型得到的结论，根本不可能登陆或钻进一颗脉冲星开展实地考察。

　　然而毫秒脉冲星可以为我们提供线索。它们发出的脉冲信号让天文学家们可以精确测定它们的轨道并据此定出它们的质量，而这一数据是理论学家们限定并提出新模型和假想理论的基础。在整个宇宙中，除了这里你找不到其他具备如此高的密度和压力环境的地方。对于物理学家们而言，脉冲星就是开展极端条件物理实验的天然实验室，甚至可能在这里找到全新的物质形态。