安东尼 · 休伊什是著名的射电天文学家,因发现脉冲星而获得诺贝尔物理学奖。
安东尼 · 休伊什(Antony Hewish)是射电天文学的先驱。他的学生约瑟琳 · 贝尔 · 伯奈尔(Jocelyn Bell Burnell)首次探测到一种奇怪的射电源闪烁,随后他们证实这是人类发现的第一颗脉冲星。那些辐射源如同灯塔的光束,以精确的时间间隔发射出强烈的无线电脉冲。这些神秘的光源被戏称为“小绿人”,并很快被确认为恒星演化的终点之一——磁化的旋转中子星。1974年,休伊什凭借在该发现中发挥的决定性作用,获得诺贝尔物理学奖。1977年至1989年,他担任剑桥大学射电天文学团队负责人;1982年至1988年,他还兼任穆拉德射电天文台负责人。休伊什于2021年9月13日去世,享年97岁。
脉冲星的发现开辟了新的研究领域——高能物理学和相对论天体物理学。它证实了20世纪30年代所预测的中子星的确存在,并表明在研究中子星的结构和稳定性时,爱因斯坦的广义相对论至关重要。
作为英国剑桥大学卡文迪许实验室射电天文学小组的成员,休伊什最初在物理学家马丁 · 赖尔(Martin Ryle)的领导下工作。赖尔和休伊什合著了关于综合孔径技术的论文,两人还共享了1974年诺贝尔物理学奖。
休伊什成长于英国滨海小镇纽基,并在那里对海洋和船舶产生了浓厚兴趣。1944年,在剑桥大学自然科学本科专业学习两年后,他被派往英国马尔文无线电通信研究所服兵役。当时,赖尔是雷达反干扰措施的负责人,而休伊什负责研制一种用于干扰敌方夜航战斗机截击雷达的装置。他记录下了自己“检查地面天线的辐射模式时,如何蹲伏在B-17轰炸机的气流中,同时遭到碎石、死兔子等的轰击”。
1946年,休伊什回到剑桥大学继续本科学业。彼时,科学界刚刚发现太阳等天体均会发射无线电波,他因此毅然留在剑桥,加入赖尔新成立的射电天文学小组。在接下来的十年,休伊什研制了一系列创新型射电望远镜。
休伊什是该小组射电闪烁方面的专家。1951—1952年,他详尽地对射电源闪烁理论进行了研究。1954年,他注意到,由于行星际介质中等离子体具有不规则性,因此可以在小角直径的射电源观测到强闪烁现象。1964年,他在致密射电源中又观测到了这种闪烁现象,其中许多射电源是新发现的射电类星体。休伊什意识到,一个旨在探测低频闪烁的大型阵列望远镜将解决三大天文学问题:发现更多射电类星体、测量类星体角度以及确定太阳风的结构和速度。他争取到了17 286英镑的研究经费,并在离剑桥大学不远的穆拉德射电天文台设计和建造了一个面积为18 200平方米的阵列望远镜。
1965年10月,伯奈尔以毕业生的身份加入该团队,主要负责连接偶极子的电缆网络。阵列望远镜于1967年7月投入使用后,伯奈尔对每天接收的大量数据进行纯人工的分析。8月6日,她注意到一个发射未知无线电信号的奇怪闪烁源。11月28日,这些明显的闪烁被证实是一系列以1.33秒为间隔发送的稳定脉冲,而此前从未观测到该现象。伯奈尔发现了三个类似的射电源,其中一个的周期仅为0.25秒。
这一成果发表在《自然》杂志上。几个月后,当时任职于美国康奈尔大学的前剑桥大学物理学家托马斯 · 戈尔德(Thomas Gold)证实,这些脉冲星就是磁化的旋转中子星。在之后的几年里,其他研究人员发现了许多射电脉冲星,包括可用于精确检验广义相对论的中子星双星系统。天文学家还推断,脉冲星轨道的加速是由引力辐射引起的。
休伊什还利用闪烁技术研究行星际天气。特别值得一提的是,他发现大规模太阳等离子体爆发可能会影响GPS导航。
休伊什勇于创新,深知即便使用低成本射电望远镜,只要有一支爱岗敬业的小团队,也可以成就大事。
资料来源 Nature