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一顆新發現的、距離約 17,000 光年的恆星遺骸並非尋常的脈衝星。首先,這個超高密度、快速自旋的物體似乎屬於一種罕見的型別,被稱為瓦解的再迴圈脈衝星。脈衝星之所以得名,是因為它們高速旋轉——這顆脈衝星每秒自轉超過 40 次——併發出無線電波束,像燈塔一樣掃過天空。對於外部觀測者而言,每次波束掃過觀測者方向時,輻射都呈現脈衝狀。
瓦解的再迴圈脈衝星曾是雙星系統中的一員,該系統中的一顆恆星首先以超新星爆發並坍縮成一個極其緻密的天體,即中子星,隨後它不斷吞噬來自伴星的物質,旋轉速度也隨之加快,最終當伴星也以超新星爆發時,它才從雙星系統中脫離出來。瓦解的再迴圈脈衝星非常罕見——最近一項研究估計,在 1500 多個已知的脈衝星中,僅有八個屬於瓦解的再迴圈型別。
這種生命歷程無疑堪稱奇特,但新近發現的脈衝星 PSR J2007+2722 最引人注目的方面是其發現方式。這個天體珍品是由美國和德國的個人電腦發現的,他們將閒置的處理器時間貢獻給了 Einstein@Home 專案。該專案利用成千上萬臺志願者的電腦,從天體物理資料集中挖掘有趣的現象。這項發現已於 8 月 12 日在《科學》雜誌線上發表的一篇論文中公佈。
志願者計算於 1999 年隨著 SETI@home 的啟動而進入公眾視野。SETI@home 是一項將射電望遠鏡資料分發給志願者的計劃,志願者的計算機自動篩選望遠鏡訊號,以尋找可能的外星生命跡象。(SETI 代表“搜尋地外文明計劃”。)2002 年,加州大學伯克利分校透過啟動 BOINC(伯克利開放式網路計算基礎設施)擴充套件了志願者計算平臺。BOINC 是一個開源系統,允許其他資料密集型專案效仿 SETI@home 的模式。如今,透過 BOINC 平臺,有數十個專案可供使用,包括 Climateprediction.net,該專案利用志願者的計算機來測試氣候模型;Rosetta@home,它探索三維蛋白質結構;以及 Einstein@Home,它於 2005 年啟動,旨在搜尋時空中被稱為引力波的漣漪。
然而,直接探測引力波——這是阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的一個基本預言——似乎仍需數年,甚至可能數十年之久,因為目前這一代引力波探測器至今尚未探測到任何引力波。因此,2009 年,Einstein@Home 的管理者為該專案增加了一個更易實現的目標。現在,該專案約三分之一的時間用於挖掘來自波多黎各阿雷西博天文臺的資料,這是地球上最大的單面口徑射電望遠鏡,目的是尋找脈衝星的訊號。
“引力波的搜尋可能需要相當長的時間,”Einstein@Home 專案主管 布魯斯·艾倫說道。艾倫是德國漢諾威馬克斯·普朗克引力物理研究所和威斯康星大學密爾沃基分校的物理學家。艾倫和他的同事們認為,“如果我們能尋找一些更容易找到的目標,那就更好了。”艾倫指出,一個更易實現的目標也可能成為吸引志願者持續參與該專案的動力。
在搜尋脈衝星的最初一年左右,一切進展順利。但在六月,Einstein@Home 程式碼升級,搜尋速度提升約七倍後的幾個月,一對志願者的電腦捕獲了該專案組的首個脈衝星。(艾倫指出,所有工作都會重複進行兩次以確保驗證。)這項發現來自德國美因茨大學的丹尼爾·格布哈特,以及美國愛荷華州艾姆斯市的克里斯和海倫·科爾文的個人電腦。
科爾文夫婦均在富國銀行工作——妻子擔任軟體測試員,丈夫擔任系統架構師——他們長期參與志願者計算專案。“早在 BOINC 誕生之前,我們就註冊了 SETI@home,”海倫·科爾文說。
脈衝星的發現突顯了協同計算的力量——正如克里斯·科爾文形容他自組裝的電腦時所說,即使是“一臺普通的家用臺式電腦”也能為科學知識做出貢獻。(而且,他還說,這個程式還能生成漂亮的螢幕保護程式。)
美國和德國的電腦共同發現 PSR J2007+2722,這恰好體現了合作精神,因為美德兩國為 Einstein@Home 和整個 BOINC 專案貢獻了最多的資源。但即使是這些貢獻,也僅來自人口中不足 1% 的一小部分。馬克斯·普朗克引力物理研究所物理學博士生,《科學》雜誌論文的第一作者 本傑明·克尼斯佩爾指出:“這意味著,如果能有 10 倍的人加入進來,貢獻出他們的電腦,那將有巨大的潛力。”克尼斯佩爾說道。
然而,志願者的貢獻不僅限於貢獻空閒的處理器時間。為 Einstein@Home 編寫了大部分脈衝星程式碼的克尼斯佩爾表示,志願者們也在程式設計方面做出了貢獻,幫助提升了程式的執行速度。
至於科爾文夫婦,他們表示計劃繼續將他們電腦的空閒時間貢獻給 BOINC 專案。“還有許多未知領域等待我們去探索,”克里斯·科爾文說。但是,這對夫婦的電腦,儘管它有了新晉“脈衝星發現者”的身份,現在卻被“貶謫”到了地下室一角。科爾文夫婦正期待著他們的第一個孩子在幾天後降生,他們需要騰出空間來佈置嬰兒房。