脈沖星的發(fā)現(xiàn)者喬瑟琳·貝爾·伯勒爾

巡天

走上天文之路

喬瑟琳1943年7月15日生于英國北愛爾蘭的貝爾法斯特，父親菲利普是一名建筑師，母親阿莉森是一位虔誠的貴格教徒。她后來還有了兩個妹妹和一個弟弟。

喬瑟琳的童年是愉快的。她的家在鄉(xiāng)村，周圍有廣袤的農(nóng)田，也許正是優(yōu)美的田園生活塑造了她開朗、樂觀的性格，也使她能夠耐得住寂寞。當(dāng)然，這時候喬瑟琳對天文沒啥興趣，也完全無知。

轉(zhuǎn)折發(fā)生在中學(xué)時代。那年，她的父親承包了北愛爾蘭亞爾馬天文臺的設(shè)計建造工程，喬瑟琳因此接觸到了一些天文學(xué)家。小姑娘肯定非常討人喜歡，這些天文學(xué)家給她講了天文學(xué)中許多神秘的學(xué)說和偉大的發(fā)現(xiàn)，使她對天文學(xué)產(chǎn)生了極大的興趣。很快，她就把父親書庫里所有有關(guān)天文學(xué)的書都看完了。她決定成為一名天文學(xué)家。

1961年，喬瑟琳高中畢業(yè)，報考了蘇格蘭的格拉斯哥大學(xué)，這是英國一所老牌名校，離家不遠(yuǎn)，而且有天文學(xué)專業(yè)。但她到校注冊的時候改變了主意，進(jìn)了物理系。按照她的說法，這樣既有機會進(jìn)行天文學(xué)研究，找工作又不會太難。1965年，喬瑟琳畢業(yè)了，成績還不錯。

喬瑟琳準(zhǔn)備繼續(xù)上學(xué)，攻讀博士學(xué)位。她向曼徹斯特大學(xué)的焦德雷爾班克天文中心提出了申請，但沒有成功;同時，她還向劍橋大學(xué)和澳大利亞一所大學(xué)提出了申請。其實喬瑟琳沒對劍橋大學(xué)抱多大希望，她已經(jīng)開始準(zhǔn)備去澳洲了。

但她居然被劍橋大學(xué)錄取了。

喬瑟琳終于正式走上了天文學(xué)的研究之路。

打造新式望遠(yuǎn)鏡

喬瑟琳來到劍橋大學(xué)時，她的導(dǎo)師安東尼·休伊什正在建設(shè)一個大型射電望遠(yuǎn)鏡，這是無線電波研究帶來的一種新玩意兒，實際上就是一堆接收天線，用來接收來自宇宙天體的無線電信號。大約在30年前， 也就是20世紀(jì)30年代，人類才由美國無線電工程師第一次捕捉到來自太空的無線電波。

這張照片拍攝于1968年，當(dāng)時的貝爾25歲。

休伊什當(dāng)時感興趣的是利用天體的閃爍來測量類星體的角徑。所謂的閃爍是指恒星或者其他天體的光波在進(jìn)入大氣層以后，由于大氣擾動而出現(xiàn)強度的快速起伏。角徑則是衡量天體在天球上大小的一個指標(biāo)。一般來說，角徑越大，閃爍就會越小，反之亦然。他申請到了17000英鎊的經(jīng)費，以便對一部已有的射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行擴(kuò)建。喬瑟琳正好碰到了這個機遇，于是，她成了苦力。

休伊什在面積達(dá)18200平方米的場地上安裝天線。與我們今天看到的那些巨型大鍋不同，休伊什的望遠(yuǎn)鏡就像果園一樣，是由一根根天線組成的，這里要豎起上千根高2.75米的柱子，用來支撐長達(dá)120千米的天線。喬瑟琳的主要任務(wù)就是和另外5名學(xué)生一起，把這120千米長的天線正確組裝上去，連接起來，以便能把它們收集的信號合并，使微弱而不可測的振蕩電流增大到可以捕捉和放大。這部射電望遠(yuǎn)鏡可以借助地球的自轉(zhuǎn)掃描星空。工程不小，休伊什看來真是需要不少勞力，這也許是喬瑟琳能夠意外被劍橋大學(xué)錄取的重要原因。當(dāng)然，我們不能因為這事苛責(zé)休伊什，研究生做苦力也是學(xué)術(shù)界的傳統(tǒng)，就像學(xué)徒要從打雜開始一樣，直到今天也是這樣的。

1967年7月，在喬瑟琳當(dāng)了兩年半苦力以后，天線網(wǎng)陣終于順利連接完畢，可以正式啟用。謝天謝地，她還有一點時間，可以完成她的博士學(xué)位論文。

奇怪的信號

為了記錄星體的閃爍并方便解讀，課題組沒有使用計算機，而是刻意使用了紙帶記錄儀。事實證明，這個決定相當(dāng)正確。喬瑟琳在分析了100多米的記錄紙后，已經(jīng)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)分哪些是天體傳來的閃爍信號，哪些是電視臺、飛行器等的干擾信號。她能干凈利落地拋棄那些干擾信號，找到需要的信息。

完成一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)的兩大重要因素——材料和特定設(shè)備的選擇、研究者分析和處理信息的素養(yǎng)，在喬瑟琳這里得到了完美的結(jié)合。

新發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)只是時間問題。

但是，分析數(shù)據(jù)確實是一項艱苦而繁重的工作，尤其是有一臺在不停吐數(shù)據(jù)的設(shè)備。在之后的兩個月里，喬瑟琳盡量追趕記錄儀吐出的紙帶，但仍然落后一點，到了10月份，就已經(jīng)積累了300多米沒有分析的紙帶……真是一項可怕的工作！

難能可貴的是，喬瑟琳依然保持著清醒的頭腦和敏銳的洞察力，并且一絲不茍地在進(jìn)行工作。

實際上，8月6日晚上她就發(fā)現(xiàn)了異常。她找到了一組“奇怪的信號”，這組信號既不能歸入天體閃爍的信號，也不同于人類制造的干擾信號。這組信號有多長呢？在大約121米的紙帶中能占1.2厘米的長度。喬瑟琳的態(tài)度之認(rèn)真由此可見一斑。

之后，她對該信號進(jìn)行了追蹤，發(fā)現(xiàn)這組信號每隔大約23小時56分鐘被記錄一次，出現(xiàn)得非常準(zhǔn)時。要知道，這個時間恰好是地球自轉(zhuǎn)一周的時間，也就是說，每當(dāng)射電望遠(yuǎn)鏡掃描到這個位置的時候就會出現(xiàn)這個特殊的信號?；蛘哒f，這段特殊的信號是由某個位置的一個天體發(fā)出的！

休伊什在聽取了喬瑟琳的匯報后，同意繼續(xù)觀測這個信號。但不幸的是，他們正要更換一臺更好的記錄儀，所以，必須停止觀測一小段時間。然而，當(dāng)9月喬瑟琳再次運行記錄儀時，怎么也找不到那個信號了。

來自星空的“小綠人”

直到11月28日，這個信號終于又出現(xiàn)了。喬瑟琳寫道：“記錄紙帶在筆尖下徐徐移動，我看得出來這個信號由一系列脈沖組成，我還覺得這些脈沖好像是等時間間隔的。當(dāng)我從觀測儀器中把紙帶取出來，這些猜測在分析了圖形后就立即得到了證實。相鄰脈沖的時間間隔是1.33秒。”

她將這個結(jié)果報告給了休伊什。休伊什認(rèn)為這個信號只能是某種人為的信號，也許是個干擾現(xiàn)象。不過第二天晚上，休伊什還是親臨現(xiàn)場，觀看了脈沖記錄的形成。之后，他確認(rèn)，確實沒有過類似信號的記錄，而且應(yīng)該是來自太空。

喬瑟琳的發(fā)現(xiàn)很快引起了小圈子的內(nèi)部討論，有人甚至認(rèn)為這可能是地外文明向地球發(fā)出的信號，并打趣地稱之為“小綠人”。然而喬瑟琳并不喜歡這樣的解讀。

圣誕節(jié)即將到來了，“小綠人”卻一直壓在喬瑟琳的心頭。在回家度假的前夜，她再次進(jìn)入實驗室進(jìn)行分析。讓人振奮的是，在強射電源仙后座A影響的天區(qū)里，她又找到了一個“小綠人”——整整齊齊的一段脈沖，周期是1.27秒。她把結(jié)果放在休伊什的桌子上，然后就歡天喜地地去過節(jié)了。因為，在她心里，所謂的外星人信號之類的猜測已經(jīng)完全被否定：怎么可能會有兩個遙遠(yuǎn)的星球恰好都找到了她的探測頻率，而且采用同一種方式向她發(fā)送信號？

休伊什顯然也有點亢奮了，他在假期讓射電望遠(yuǎn)鏡保持工作狀態(tài)，在記錄儀里裝滿了紙，把記錄筆灌足了墨水，甚至在圣誕節(jié)當(dāng)天還專程過來檢查了儀器。然后，當(dāng)喬瑟琳假期結(jié)束回到天文臺時，就有一大堆記錄紙等她來分析了……

當(dāng)然，休伊什也沒給她白攢工作。她很快又發(fā)現(xiàn)了兩組信號，而且第四組比前三組脈沖的頻率要短得多，只有大概1/4秒。這是一個讓人驚嘆的頻率，是什么樣的恒星能夠發(fā)出如此高頻的脈沖呢？

休伊什覺得，是時候公布這些發(fā)現(xiàn)了。

原來是中子星

1968年1月，一篇題為《一個快速脈沖射電源的觀察》的文章被寄給了《自然》雜志。論文共有5位作者，作為導(dǎo)師和課題組領(lǐng)軍人，休伊什是第一作者，喬瑟琳為第二作者，在當(dāng)時，這個排位是沒有問題的。如果放在今天，一個比較合理的安排是，喬瑟琳是第一作者，休伊什是通信作者。但當(dāng)時并沒有通信作者的說法，休伊什的作者排位并不過分。

2周以后，也就是2月9日，文章發(fā)表。如此迅速的發(fā)表在《自然》雜志中并不常見，說明了文章的重要性。

他們的發(fā)現(xiàn)在天文學(xué)界引起了震動，涌現(xiàn)了許多解釋這一發(fā)現(xiàn)的理論。與媒體爆炒“小綠人”不同，學(xué)界將解釋指向衰老的恒星。幾經(jīng)論證，大家終于取得了共識，這應(yīng)該是人們尋覓許久的中子星。

在那個時代，人們已經(jīng)對恒星的演化過程有了比較可靠的認(rèn)識。著名物理學(xué)家朗道根據(jù)橫向演化理論指出，一定質(zhì)量范圍內(nèi)的恒星在演化的后期會發(fā)生爆炸，內(nèi)部劇烈的壓縮會使質(zhì)子和電子被壓縮到一起，形成純中子狀態(tài)的星球——中子星。中子星的密度極大，每立方厘米可以重達(dá)1000萬噸。整顆恒星坍縮后還不及地球大小。同時，按照角動量守恒定律，它將獲得極大的轉(zhuǎn)速，大約一秒甚至更短時間就能自轉(zhuǎn)一周，而在它的磁軸上會不停發(fā)出電波。這就好比一個不停旋轉(zhuǎn)的燈塔，每旋轉(zhuǎn)一周，就會有一束光照過來。這也是記錄儀上產(chǎn)生信號脈沖的原因，脈沖的時間間隔，正是它自轉(zhuǎn)的周期。當(dāng)時，人們對尋找中子星抱有極大的興趣，很多人試圖通過X 射線等尋找中子星，但都失敗了。

中子星的發(fā)現(xiàn)，終于落到了喬瑟琳和休伊什的頭上。

這一年，喬瑟琳博士答辯，當(dāng)然，順利過關(guān)。

貝爾與她的終身成就獎

欠一個諾貝爾獎

在天文學(xué)界點燃了焰火之后，喬瑟琳結(jié)婚了。1968年，喬瑟琳和馬丁·伯勒爾結(jié)合，也因此獲得了她名字最后的那個姓氏，成了喬瑟琳·貝爾·伯勒爾，他們的婚姻一直維系到1993年。

丈夫是一個政府職員，喬瑟琳心甘情愿地隨他到處搬遷。她悄然離開了天體物理學(xué)領(lǐng)域，做一點兼職教學(xué)，偶爾也涉足一點研究。這位曾非常有前途的女博士開始淡出人們的視野。

但人們沒有忘記她的貢獻(xiàn)。1973年，富蘭克林研究所把該年度的邁克爾遜獎?wù)骂C發(fā)給休伊什和喬瑟琳。作為諾貝爾獎的風(fēng)向標(biāo)之一，人們紛紛預(yù)測，諾貝爾獎要來了。

果然，1974年，諾貝爾獎委員會把物理學(xué)獎授給了休伊什和賴爾兩位天文學(xué)家。這是首次將物理學(xué)獎頒發(fā)給天文學(xué)家。賴爾得獎的原因是在射電天文學(xué)上的整體研究，而休伊什則是因為發(fā)現(xiàn)了脈沖星。但，這里沒有喬瑟琳！

這一決定引起了巨大爭議，盡管休伊什確實做出了很大貢獻(xiàn)，準(zhǔn)備觀測設(shè)備和方案，也指導(dǎo)和把握了研究節(jié)奏，但把第一發(fā)現(xiàn)人排除在獎項外，仍是令人匪夷所思的。

造成這一情況的原因可能有兩個：一是由于喬瑟琳的女性和學(xué)生兩個弱勢身份，讓她受到了不公正對待;二是諾貝爾獎的評獎委員會對脈沖星的發(fā)現(xiàn)過程缺乏完整的了解，只根據(jù)論文的署名順序頒發(fā)了獎項。但不管哪種解釋，都不光彩。

科普作家約翰·格里賓毫不客氣地指出，“諾貝爾委員會曾經(jīng)做過很多奇怪的決定”，把喬瑟琳排除在外“是最令人震驚的決定之一”。天體物理學(xué)家霍伊爾爵士也調(diào)侃說，諾貝爾（Nobel）獎就是“沒有貝爾（No-Bell）”獎（“貝爾”是喬瑟琳的姓氏）。

對此，喬瑟琳反倒比較冷靜。她也許曾失望或不滿，但從沒有表現(xiàn)出來。她說：“脈沖星的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)給我?guī)Я藖砭薮蟮目鞓泛鸵恍┪也粦?yīng)得到的名聲?！?/p>

也許是接受了這次事件的教訓(xùn)，后來，在1993年給脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)頒獎時，赫爾斯（R.A.Hulse）和他的導(dǎo)師泰勒（J.H.Taylor） 共同獲得了榮譽。在那一次頒獎典禮上，委員會格外精心，特意邀請了喬瑟琳，這應(yīng)該算是一種補償吧。