如何解释月球脉冲现象

自从1587年以来，关于月面闪光的记录，真可以说是汗牛充栋了。以前，人们就把这种现象说成是不可解释的现象，直到现在，这种现象仍然是个谜。

在记载中，人们经常谈到月面上的“闪光”或“闪电”、“影子”，这些“闪光”忽而亮忽而暗，有时由暗变亮，有时由亮变暗，有时又变得非常明亮；有的闪光持续几分钟，有的则持续几个小时；有时在月球的表面，有时则离开月球表面。闪光的颜色有时是红色的，有时是深黄色的；形状有直线形的，也有发光点形状的，有的还像星星一样在放射光芒。这些闪光不是固定在一个地方，有时由西向东移动，有时则横过月面，有时还离开月面。

有人认为这是太阳光照在月亮表面积雪上的反光，可月球上早已被证明不可能有雪存在。还有人认为那是月球山峰顶上金属物质反射的太阳光，可对于这种奇异而又频繁的闪光，有许多解释不了的地方。

还有人认为是火山爆发的结果。这是在人类未登上月球之前，科学家们做出的解释。可当“阿波罗”把人送上月球之后，这一说法自然而然地被推翻了。1973年，“阿波罗”17号的《预备报告》写道：“至少在30亿年前，月球上就终止了火山活动，月球实际处于一种‘死亡’状态。”再说，火山爆发这种说法也解释不了闪光在月面上的移动。

对月球上的闪光现象，也有人解释为“处在阳光下的萤光物质”、“从月球内部喷出的气体”、“来自阳光的萤光物质和含有离子的放射线”。如果月球上的闪光来自它的内部，那么，离开月面处的闪光又如何解释呢?看来，这种说法也缺乏概括性。

现在，越来越多的人倾向认为月面闪光是“在智慧生物操纵下”产生的。有人说：“发光物是由月球上的生物控制的，他们忽而接通电源开关，忽而关掉电源开关，所以看去发光物忽明忽暗。”著名光学专家奥斯卡·卡塔尔认为月球是UFO的基地，月球上的闪光就是他们所为。世界一流的天体物理学家莫里斯·杰萨普也认为：“这些发光物除了UFO之外，不可能是其他东西。”并指出UFO在月面上的核心基地就是柏拉图环形山。还有人提供证据说，在几个世纪以前，智慧生物就已经来到月球上了。

这一说法仍给我们留下许多疑问，月球上的智慧生物是些什么样的“人”?他们到月球上来干什么?当人登上月球以后，他们又到哪里去了?

7月13日晚，今年较大满月将亮相星空。上海天文馆网络科普部科长、上海市天文学会副理事长施韡今日向记者介绍了今年7月天象，其中最大的看点，无疑是“超级月亮”。宝瓶座δ南流星、蒭藁增二极大这两个天象也值得关注。

“不知为什么，近期许多媒体在炒作6月份的‘超级月亮’，但其实，7月份的‘超级月亮’才是年度较大满月。”施韡笑道。据介绍，7月13日17时06分月球过近地点，间距地球35.74万公里，7月14日2时38分望（满月），二者间隔只有9个多小时，因此那天的满月的确够大。

“超级月亮”的产生，源于月球自转的路轨特点。月球绕地球自转的路轨呈椭圆形，距地球时远时近，近期时约35万公里，最远时40多万公里，均值间距为38万公里。因而从地球上望去，就拥有“大月亮”和“小月亮”之分，二者的视直径相差八分之一上下。月球经过近地点前后，假如正好达到满月情况，就会发生“超级月亮”。

“较大满月和最小满月在视直径上相差大概13%，”施韡说，“不过，假如不把它俩搁在一块儿较为，估计未必能一眼发觉区别。”公众如果要欣赏这一轮“超级月亮”，看看是否和平时的满月有区别，可在7月13日（农历六月十五）夜里收看。

7月还有什么天象？施韡介绍，7月8日将发生蒭藁增二极大。蒭藁增二便是著名的米拉变星，间距地球大概300亿光年。它其实就是一对双星，主星称为米拉a，是典型的脉冲变星，其亮度转变范畴在极大亮度时是全部米拉型变星中最亮的，亮度转变在+2等至+10等之间，荧光油墨周期长达332天。科学家觉得，米拉a处在行星生命的最后阶段，很快就会变为一颗白矮星。米拉b乃是一颗白矮星。

人类已知有6000—7000颗行星与米拉类似，因此他们都称为“米拉型变星”。米拉变星有着稳定的荧光油墨周期、明显的变化范围，因而是摄友常常观察的目标。7月初，它处于最靓阶段，日出前肉眼可见，与火星距离并不遥远。假如在此后一段时间里坚持观察，会显著感到其亮度慢慢降低的过程。

7月30日的宝瓶座δ南流星也值得一看。它活动期一般在每年7月12日至8月23日，今年极大期预估在7月30日20时，辐射点升起时间约为21时。依据预报，今年它zhr（每小时天花板流量数）约25，属于中等强度流星、一大资源优势是今年完全没有月色影响，因此提议摄友抓住这次机会开展观察。

在Astrobites网站上，我们可以注意到一个惊人的天文发现:IGR J17062−6143，这是迄今为止发现的最紧凑的x射线毫秒脉冲星双星系统! Astrobites建刊于2021年，是由天文学研究生撰写的日常天体物理学文献期刊。

为了让我们更好的了解这颗脉冲星的特别之处，我们有必须要了解一下相关术语。

首先，什么是脉冲星?

脉冲星是一种特殊的中子星。中子星是什么?它是大质量恒星爆炸时留下的超高密度中子球。外层向外膨胀，但恒星的核心坍缩，质子和电子在一起粉碎形成中子，实际上它的形成过程比这里所述更复杂，但这里提及的仅仅是关键点。

它的质量和太阳差不多，但却只有几公里宽! 所以它的密度大得令人难以置信。天文学曾经计算过，一立方厘米的中微子，它的大小比一个方糖还要小一点，然而它的重量相当于地球上所有 汽车 的重量。

中子星有很强的磁场，而且自转速度非常快，有时自转一圈仅需不到一秒钟，有时甚至更快。像地球一样，它们大致上也有两极磁场，就像条形磁铁一样，有南北磁极。辐射束从表面两极的位置发出，能量惊人。另外它的磁极也和地球很相似，不一定与自旋极对齐，所以中子星自转时，这些光束会像灯塔一样扫过太空。当其中一束光束扫过地球时，我们的天文望远镜会看到一个能量的小光点，随着自旋发生脉动，于是因此有了脉冲星这个术语。

毫秒级?

有些脉冲星的自转速度比其他脉冲星快得多。已知脉冲性最快的旋转速度每秒超过700次!几乎是每毫秒旋转一次，事实就是如此惊人。

有关X射线的解释

在吸积发生之后这一切来地更自然。天文学家用这个词来形容某个物体从某个地方积累了质量。例如，如果一颗脉冲星有一颗伴星，其异常可怕的引力可以将物质拉离那颗恒星并吸入脉冲星。它把这种物质加速到光速的2/3 !当这种物质撞击中子星表面时，它会释放出如此多的能量，发出的光就是电磁光谱中显示的x射线部分，这是需要几百万度的温度才能实现的事情，所以相当了不起。此外当这种物质与能发出x射线的磁场相互作用时，也会产生复杂的物理现象。

回顾一下，毫秒脉冲星是由普通脉冲星构成的，因为伴星的物质受到中子星引力的吸引。物质呈螺旋状进入恒星，增加了角动量。随着时间的推移，这使得脉冲星加快自转，并且旋转得非常快。

现在来看二进制。

你需要另一颗恒星来制造毫秒脉冲星，所以围绕着脉冲星旋转的还有一颗恒星。这就变成了二进制。

最后紧凑的双星系统是如何形成的？

这里的形成过程相当惊险刺激。为此我们实际上必须讨论IGR J17062 - 6143，这也是本文的主题。这颗脉冲星第一次被探测到是在它爆发的时候。这意味着，由于某种原因，它在短时间内变得异常明亮。对于正常的脉冲星来说，这通常是由于它吞下了异常大的伴星部分。它们会变亮，然后很快就会褪色。然而J17062却一直在发亮，多年来它一直在释放高能辐射。

非常大的能量。它释放出的能量是太阳总能量的150倍，而且它是用x射线的方式来释放出来。这东西可以说是个野兽，为了更好地观察它，天文学家使用了一种非常酷的仪器，叫做中子星内部成分探测器。它实际上被安装在国际空间站上，这里有一个稳定的平台和充足的电力。2021年8月它被用来观察J17062。

数据证实这是一颗脉冲星，研究人员确定它的自转速度为6.11毫秒，每秒163.656转，与此同时他们还发现了其旋转速度的一个奇怪的周期性变化，这一定是由于J17062和一个看不见的伴星的相互轨道运动导致。脉冲双星的轨道周期是惊人的38分钟。轨道周期时间非常短，意味着它的伴星必然非常接近脉冲星。嘿，这意味着这个双星系统相当的紧凑。

现在本文中已经涵盖了所有的关键点。但还有更多的东西可以了解。

伴星不可能是像太阳那样的普通恒星。轨道周期意味着两者之间的距离约为30万公里，比地球到月球的距离还短! 首先，太阳比它要大得多。像太阳这样直径140万公里的恒星根本不适合成为伴星，甚至一颗红矮星也不行: 因为中子星的引力如此之大，以至于潮汐会把任何正常的恒星撕成碎片。

这意味着伴星一定非常小。事实上，它是一颗白矮星: 一颗普通恒星耗尽核燃料后剩下的核心，它的外层被吹掉，留下一个地球大小的致密球，但并非中子星的密度。白矮星的表面引力是巨大的，是地球引力的数十万倍。然而中子星的引力要强大得多，是地球引力的数百万倍或数十亿倍，它可以撕裂白矮星表面的物质，把它吸引到太空中，然后让它落在中子星表面!

J17062就这样运行了很长时间。通常一颗白矮星的质量约为太阳的一半，但在这个系统中，它的质量可能不到太阳的1% ! 脉冲星已经吃掉了伴星的很多东西，几乎没有什么东西可以留下来。

关于这个体系的一切都是极端的。但真正让人着迷的是脉冲双星本身。不妨这样想: 地球的引力足够强大，得以让月球围绕它前进，公转周期27天多一点。在大致相同的距离上，J17062的引力使得它的伴星速度快1000多倍。

宇宙是不可思议，想想像这样的东西会让人脖颈发凉。几十亿年前，J17062和其他许多恒星一样，是一个双星系统。这一切很奇怪，两颗恒星可能都比太阳的质量大。其中一颗首先死亡，膨胀成一颗红巨星，并把它的大量质量倾倒到另一颗恒星上。当这一切完成后，只剩下一颗白矮星。然而另一颗恒星的质量足够大，可以爆炸成超新星。当它结束时它只留下了中子星，我们今天看到的系统或多或少相似。重点是宇宙中最奇怪的事情，在最初发生时似乎很正常。

当您仰望夜空，看到那些星星的时候，不要忘记黑暗中有很多奇怪的事情在发生。这也是很多人热爱天文学的众多原因之一。

从地球望月亮，美妙绝伦；似水月光倾泻大地，一片银辉，为赏月者送来一片柔情。古往今来，有多少诗人为之倾倒；又有多少文人挥笔著华章。美丽的月球，真的美吗？为科学地弄清它的真貌探索其奥秘，多少年来，无数科学家贡献了毕生精力。大多数人对月相很熟悉。当月球处在地球和太阳之间的轨道上时，我们只能看到一道弯弯的月亮，它叫新月；两星期之后，月球运行到地球的另一侧，我们看到满月。不用望远镜，我们也可以看到月球表面上的亮区和暗区。通过各种探测手段，包括飞船对月球摄影和月岩分析，科学家告知我们说，亮区是由陨石冲击所撞碎的火成岩碎石块组成的；暗区是固化了的熔岩流，它是在亮区形成后很久，从内部流出来的。亮区称为月陆，暗区较低称做月海。

阿波罗飞船登月时，航天员在月面上安放了一个月激光反射器。科学家从地面对着它发射激光脉冲，脉冲到达月球后经该反射器反射后回到地面，经历约2.5秒时间。因为激光脉冲的速度和光速一样，每秒钟行走30万公里，这样科学家便算出月亮和地球之间的平均距离是384000公里，但是月球绕地运行轨道不是整圆，实际距离的变化为这个数值的5%。科学家已经弄清楚，月球上既没有大气，也没有水。原因是月球质量小，引力太弱，留不住它们。月球上的物体摆脱它的引力飞向太空的脱离速度，远比物体脱离地球的速度要小，只有每秒2.4公里。气体分子运动的平均速度只要大于逃逸速度的1／5，即每秒0.48公里，就会迅速飞散到宇宙空间去。实际上，在摄氏零度的氢、氦和氮等气体分子的平均速度均大于每秒0.48公里。因此，月球上不可能存在这些气体。由于没有大气保护，受太阳照射时月面温度很高，可达摄氏127度，所以也不会有水，因为如果有水，就会化成水汽逃逸。当然，在月球的两极，异常寒冷和阴暗，水以冰的形式存在是有可能的。

月球上没有水和空气，就不可能有任何生命存在。事情确实如此，当阿波罗飞船的航天员登上月面时，没有见到地球上的那种绿色，没有河流，没有声音，更无地球上的鸟语花香。

美国国家科学基金会(NSF)的绿岸天文台（GBO）和美国国家射电天文台(NRAO)以及雷神情报与航天公司（RI&S） 发布了一张新的高分辨率月球图像，这是使用绿岸射电天文望远镜（GBT）上的新雷达技术从地面拍摄的最高图像。

新的第谷环形山图像的分辨率接近5米，包含大约14亿像素。该图像覆盖了200公里 175公里的区域，确保参与的科学家和工程师捕捉到整个环形山，其直径为86公里。美国国家射电天文台台长Tony Beasley博士说："这是迄今为止我们在雷神公司合作伙伴的帮助下制作的最大合成孔径雷达图像。虽然前面还有更多的工作要做，以改进这些图像，但我们很高兴与公众分享这一令人难以置信的图像，并期待着在不久的将来分享这个项目的更多图像。"

GBT--世界上最大的完全可转向的射电望远镜--在2021年底装备了由雷神情报与空间公司和GBO开发的新技术，使其能够向太空发射雷达信号。使用GBT和来自超长基线阵列（VLBA）的天线，自那时起已经进行了几次测试，重点是月球表面，包括第谷环形山和NASA阿波罗登陆点。

这种低功率的雷达信号是如何转化为我们可以看到的图像的？GBO的工程师Galen Watts解释说：“它是通过一个叫做合成孔径雷达，或SAR的过程完成的。当每个脉冲由GBT发射时，它被目标反射，在这种情况下是月球的表面，然后被接收和储存。存储的脉冲被相互比较和分析，以产生一个图像。当我们在太空中移动时，发射器、目标和接收器都在不断移动。虽然你可能认为这可能使产生图像更加困难，但它实际上产生了更重要的数据。”

这种运动导致雷达脉冲与脉冲之间的微小差异。这些差异被检查并用于计算比静止观测所能达到的更高的图像分辨率，以及提高与目标的距离、目标向接收器移动或远离接收器的速度，以及目标如何在视场中移动的分辨率。“像这样的雷达数据以前从未在这种距离或分辨率下记录过，”Watts说。“以前在几百公里的距离上也做过，但没有在这个项目的几十万公里的规模上做过，也没有在这些距离上以一米左右的高分辨率做过。这一切都需要大量的计算时间。十多年前，从一个接收器得到一个图像需要几个月的计算时间，而从一个以上的接收器得到一个图像可能需要一年或更长时间。”

这些有希望的早期结果为该项目赢得了科学界的支持，并且在9月底该合作项目从美国国家科学基金会获得了450万美元的资金，用于设计该项目可以扩展的方式（中等规模研究基础设施-1设计奖AST-2131866）。 “在这些设计之后，如果我们能够吸引全部资金支持，我们将能够建立一个比目前的系统强大数百倍的系统，并利用它来 探索 太阳系，”Beasley说。“这样一个新系统将为我们打开一扇通往宇宙的窗口，使我们能够以一种全新的方式看到我们邻近的行星和天体。”

西弗吉尼亚州有着悠久的设施 历史 ，为扩大人们对宇宙的科学知识做出了重大贡献。西弗吉尼亚州参议员 Joe Manchin III 分享说：“利用绿岸射电天文望远镜上的雷达技术发现的月球上的第谷环形山的新图像和细节表明，科学上令人难以置信的进步就在西弗吉尼亚州这里取得。二十多年来，GBT已经帮助研究人员 探索 和更好地了解宇宙。通过我在商业、司法和科学拨款小组委员会的席位，我一直强烈支持GBT的这些技术进步，这将使GBT现在能够向太空传输雷达信号，并确保其在未来数年的天文学研究中发挥关键作用。我期待着看到更多令人难以置信的图像和未来对我们太阳系的发现，我将继续与国家科学基金会合作，倡导为绿岸天文台的项目提供资金支持。”

这项技术已经酝酿多年，是NRAO、GBO和RI&S之间合作研究和开发协议的一部分。未来的高功率雷达系统与GBT的天空覆盖相结合，将以前所未有的细节和灵敏度对太阳系的天体进行成像。