中国天眼天问：宋朝客星与脉冲星的前世今生

仰望星空，浩瀚宇宙繁星闪烁、熠熠生辉，银河系如同瀑布落九天，召唤人们无限的追思与遐想。回溯时光，诗人屈原感发“天问”而求索，李白将“月光”拟成地上霜。天文学与天体物理学家们历经几世纪的接力研究，诗人与贤哲关于天空的迷思渐显端倪：广袤宇宙的星星就如同我们的地球围绕的太阳，它们大多是依靠核燃烧维持发光的恒星。于是，一系列的“天问”随之产生了：这些燃烧的恒星不可能永恒发光发热、它们必有终点，那么恒星是如何终结的？恒星终结后的产物又是什么？恒星终结那一刻，是天堂的渴望，还是地狱的恐惧？人类永恒的“天问”可否探寻其究？既然天眼释疑“天问”，中国天眼的科学目标——脉冲星将如何与上述“天问”谜团纠缠在一起？

为解惑释疑，让我们先搭上时光的快车，穿越到一千年前的宋朝，找寻脉冲星与中国的关系踪迹，揭示一个开启新时代的“天机”。公元1054年7月4日（宋至和元年）的星空突降“客星”，遭遇了一次千载难逢的重大“天象”。金牛座的天关星附近突然闯进一个“客星”，异常明亮——这也就是后来天文学家所定义的蟹状星云超新星。

公元1054年，金牛座突然闯入“客星”一事，经天文历史学家证实，除了中国天文学家的详细记录，世界各国也有与之相关的记载存世：印度、阿拉伯、日本和朝鲜的天文学家都曾记录了这次星象。更有趣味的是，居住在美国亚利桑那的印第安土著，颇具艺术想象力，他们将所见天象绘成两幅图像，并雕刻在岩壁。那么这时，欧洲的天文学家在忙什么？据说他们在中世纪的宗教管制下，虽有少量记录，但毁于阿尔卑斯山的修道院。唯独我们大宋朝天文学者和历史学家们，确凿翔实、精细描述，这才留给世界一个完整而精美的天文学记录。可以说，其记录本身就像公元1054年超新星大爆发一样，令人叹为观止。由此可以推论，中国文化自信的重要源泉之一在于宋朝的科技成就，那时欧洲的知识分子还处于启蒙开化、徘徊摸索阶段。

在这颗超新星被遗忘了六七百年之后，天文学家用望远镜又偶然发现了它。英国医生、天文学爱好者约翰·贝维斯于1731年发现天空中有一团类似于云状的物体，并把它添加到自己的“星图”中，后来法国天文学家查尔斯·梅西耶独立观察它27年后，将此星云加入自己的《梅西耶星团星云表》，并使之名列榜首。此后，1850年罗斯爵士又观测到该星云，并依据形状将其命名为“蟹状星云”；罗斯还发现它在不断扩张，速度高达1100公里/秒。

那么，这团“星云”的发现有何价值呢？现在，我们再跟随时光快车回到上世纪30年代。当时，苏联物理学家朗道曾猜想存在由中子构成的致密星体，后经美国物理学家、原子弹之父奥本海默详细计算得到，这种星体只有20公里大小，相当于北京市区范围，可是其质量却相当于整个太阳系总和。这在当时是一个天方夜谭的科幻构想，这星体靠什么力量支撑来顶住强大的引力场？奥本海默认为是中子之间的“量子”排斥力，这是源自刚刚创立不久的量子力学理论。接着，就在物理学家预言中子星的存在后不久，天文学家就预言中子星不仅存在，而且可能是超新星爆发的产物。然而，如何证明这一猜想呢？这当然是要用望远镜观测事实来验证，而前提是首先要发现中子星。如何发现，天文学家再次想起了公元1054年的那颗“客星”，最简捷的方法便是在蟹状星云中寻找残留的中子星。

有科学家指出在蟹状星云中有一颗中子星。他们的猜想推理如下：在恒星的核燃料耗尽后，恒星中心部分坍缩引起超新星爆发时，向中心坍缩的质量超过1.4个太阳质量，而恒星质量达到约20个太阳质量时，自由电子的压力不能抵抗强大引力而继续坍缩，导致原子核破裂，电子和质子作用变成中子，形成中子的海洋，最后因为中子所产生的量子压力可抵抗引力而使坍缩停止，从而形成稳定的中子星。