安東尼?休伊什（1924—2021）

編譯 許林玉

安東尼?休伊什（Antony Hewish）是射電天文學(xué)的先驅(qū)。他的學(xué)生約瑟琳?貝爾?伯奈爾（Jocelyn Bell Burnell）首次探測(cè)到一種奇怪的射電源閃爍，隨后他們證實(shí)這是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星。那些輻射源如同燈塔的光束，以精確的時(shí)間間隔發(fā)射出強(qiáng)烈的無(wú)線(xiàn)電脈沖。這些神秘的光源被戲稱(chēng)為“小綠人”，并很快被確認(rèn)為恒星演化的終點(diǎn)之一——磁化的旋轉(zhuǎn)中子星。1974年，休伊什憑借在該發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮的決定性作用，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1977年至1989年，他擔(dān)任劍橋大學(xué)射電天文學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人；1982年至1988年，他還兼任穆拉德射電天文臺(tái)負(fù)責(zé)人。休伊什于2021年9月13日去世，享年97歲。

脈沖星的發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了新的研究領(lǐng)域——高能物理學(xué)和相對(duì)論天體物理學(xué)。它證實(shí)了20世紀(jì)30年代所預(yù)測(cè)的中子星的確存在，并表明在研究中子星的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性時(shí)，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論至關(guān)重要。

作為英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室射電天文學(xué)小組的成員，休伊什最初在物理學(xué)家馬丁?賴(lài)爾（Martin Ryle）的領(lǐng)導(dǎo)下工作。賴(lài)爾和休伊什合著了關(guān)于綜合孔徑技術(shù)的論文，兩人還共享了1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

休伊什成長(zhǎng)于英國(guó)濱海小鎮(zhèn)紐基，并在那里對(duì)海洋和船舶產(chǎn)生了濃厚興趣。1944年，在劍橋大學(xué)自然科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)兩年后，他被派往英國(guó)馬爾文無(wú)線(xiàn)電通信研究所服兵役。當(dāng)時(shí)，賴(lài)爾是雷達(dá)反干擾措施的負(fù)責(zé)人，而休伊什負(fù)責(zé)研制一種用于干擾敵方夜航戰(zhàn)斗機(jī)截?fù)衾走_(dá)的裝置。他記錄下了自己“檢查地面天線(xiàn)的輻射模式時(shí)，如何蹲伏在B-17轟炸機(jī)的氣流中，同時(shí)遭到碎石、死兔子等的轟擊”。

1946年，休伊什回到劍橋大學(xué)繼續(xù)本科學(xué)業(yè)。彼時(shí)，科學(xué)界剛剛發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)等天體均會(huì)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，他因此毅然留在劍橋，加入賴(lài)爾新成立的射電天文學(xué)小組。在接下來(lái)的十年，休伊什研制了一系列創(chuàng)新型射電望遠(yuǎn)鏡。

休伊什是該小組射電閃爍方面的專(zhuān)家。1951—1952年，他詳盡地對(duì)射電源閃爍理論進(jìn)行了研究。1954年，他注意到，由于行星際介質(zhì)中等離子體具有不規(guī)則性，因此可以在小角直徑的射電源觀(guān)測(cè)到強(qiáng)閃爍現(xiàn)象。1964年，他在致密射電源中又觀(guān)測(cè)到了這種閃爍現(xiàn)象，其中許多射電源是新發(fā)現(xiàn)的射電類(lèi)星體。休伊什意識(shí)到，一個(gè)旨在探測(cè)低頻閃爍的大型陣列望遠(yuǎn)鏡將解決三大天文學(xué)問(wèn)題：發(fā)現(xiàn)更多射電類(lèi)星體、測(cè)量類(lèi)星體角度以及確定太陽(yáng)風(fēng)的結(jié)構(gòu)和速度。他爭(zhēng)取到了17 286英鎊的研究經(jīng)費(fèi)，并在離劍橋大學(xué)不遠(yuǎn)的穆拉德射電天文臺(tái)設(shè)計(jì)和建造了一個(gè)面積為18 200平方米的陣列望遠(yuǎn)鏡。

1965年10月，伯奈爾以畢業(yè)生的身份加入該團(tuán)隊(duì)，主要負(fù)責(zé)連接偶極子的電纜網(wǎng)絡(luò)。陣列望遠(yuǎn)鏡于1967年7月投入使用后，伯奈爾對(duì)每天接收的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行純?nèi)斯さ姆治觥?月6日，她注意到一個(gè)發(fā)射未知無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的奇怪閃爍源。11月28日，這些明顯的閃爍被證實(shí)是一系列以1.33秒為間隔發(fā)送的穩(wěn)定脈沖，而此前從未觀(guān)測(cè)到該現(xiàn)象。伯奈爾發(fā)現(xiàn)了三個(gè)類(lèi)似的射電源，其中一個(gè)的周期僅為0.25秒。

這一成果發(fā)表在《自然》雜志上。幾個(gè)月后，當(dāng)時(shí)任職于美國(guó)康奈爾大學(xué)的前劍橋大學(xué)物理學(xué)家托馬斯?戈?duì)柕拢═homas Gold）證實(shí)，這些脈沖星就是磁化的旋轉(zhuǎn)中子星。在之后的幾年里，其他研究人員發(fā)現(xiàn)了許多射電脈沖星，包括可用于精確檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的中子星雙星系統(tǒng)。天文學(xué)家還推斷，脈沖星軌道的加速是由引力輻射引起的。

休伊什還利用閃爍技術(shù)研究行星際天氣。特別值得一提的是，他發(fā)現(xiàn)大規(guī)模太陽(yáng)等離子體爆發(fā)可能會(huì)影響GPS導(dǎo)航。

休伊什勇于創(chuàng)新，深知即便使用低成本射電望遠(yuǎn)鏡，只要有一支愛(ài)崗敬業(yè)的小團(tuán)隊(duì)，也可以成就大事。

資料來(lái)源 Nature