脉冲星发现史
20世纪60年代，天文学家发现，某些遥远天体发出的射电波，似乎存在着一种随时间快速“闪烁”的规律。为了研究这种闪烁，英国剑桥大学的天文学家休伊什领导建造了一台新型射电望远镜，它由2 048面天线组成阵列，占地12 000平方米。1967年7月，这个阵列开始工作，昼夜不停地探测天区中的射电波，并把观测结果记录在纸带上。
脉冲星当时，休伊什指导的一位博士研究生贝尔负责查看这些纸带并写出汇报。观测一个多月后，贝尔发现纸带上的记录曲线有时会出现某种异常，既不像闪烁的射电源，也不像人为的无线电干扰，显然来自地球之外。1967年11月底，贝尔对这种特殊信号进行了仔细分析，发现这种信号由一系列脉冲组成，脉冲间隔时间相等，为1.337秒，非常有规律。
不久，贝尔又发现两个类似的信号源，表明此类信号可能源自某种天体的运动。因此，休伊什摒弃原先的观点，指出这种天体可能是脉动着的恒星，在不断地膨胀、收缩或变形，每一次脉动对应着一次能量爆发。根据他的解释，这种天体被称为脉冲星，后来知道这个名字并不确切，却一直沿用了下来。
休伊什和贝尔在《自然》杂志上公布他们的发现时很是谨慎，但是在文章中也提到他们原先猜想这种信号来自外星人。这顺便提到的曾经的猜想，还是被新闻界大肆炒作了一番，最终不免让激情难抑的公众大失所望。
脉冲星的发现为中子星和超新星理论提供了观测证据，为恒星演化理论增加了重要内容。1974年，休伊什因发现脉冲星获得诺贝尔物理学奖。贝尔榜上无名，此后科学界一直有人为她鸣不平。多年以后，一位不愿暴露身份的射电天文学家告诉贝尔，在休伊什和贝尔发现第一颗脉冲星之前，他曾观测到猎户星座中有一个脉冲星。当时，他的自动记录仪指针以等间距有节奏地颤动着，于是他做了一生中最愚蠢的动作：脚踩仪器，于是颤动消失。随之消失的，大概还有一项擦肩而过的诺贝尔奖。
看到这儿，相信你应该得到一些启示，那就是小心和谨慎在科学研究中的重要性，机会总是在一瞬间出现，而机会总是偏爱有准备的头脑，一个人要想成为一个合格的科学工作者，特别是天文工作者，就必须养成细心、严格的习惯。
20多年来，人们又陆续发现了许多周期在0.033～4.5秒之间的脉冲星。现在一般认为，脉冲星可能是自转的中子星，是超新星爆发时形成的，其脉冲特征来源于由中子星强磁场决定的射束，中子星的自转带动此射束旋转，每转一周射束就扫过地球一次，因而使观测者探测到了脉冲效应。最著名的脉冲星是蟹状星云的中心星PSR0531+21(图4-11)，其脉冲周期为0.0331秒。1982年9～11月，美国一天文小组发现射电源4C21.53是一个脉冲周期只有1.56毫秒的脉冲星，定名为PSR1937+215，这类毫秒级的射电脉冲星至今已发现30多例。已发现的脉冲星总数超过了500多个，其中绝大多数是射电脉冲星，脉冲出现在X波段的脉冲星约30个，但在光学波段检测出并证实的光学脉冲星和探测到γ辐射的γ射线脉冲星均各为4个，有意义的是对于蟹状星云脉冲星，从射电、红外、可见光、X射线到γ射线，即从波长10米到十亿分之一毫米的宽广波段内，人们都获得了它的观测资料，而离地球3.6万光年之远的脉冲星PSR1820-11的γ辐射是我国学者李惕培、吴枚在1989年用他们发展的一种新的空间数据成象方法发现的。
脉冲星的奇特之处
脉冲星最使天文学家惊奇的是辐射变化之迅速。超短周期变星的光变周期有的不足1小时，甚至更短。探索脉冲星所用的时间分辨率愈高，测得脉冲的精细结构也就显得更清楚，万分之几秒内的射电强度变化也能看出来。
用很高时间分辨率所测得的一个具体脉冲记录，可见脉冲星信号的复杂精细结构根据一个脉冲内部强度变化的快慢，可以对脉冲产生区的大小作出某种推断。为简化起见，可以设想有一个球离观测者甚远，用光学望远镜或肉眼看去都只见一个光点(见图4-13)。如果这个球在极短瞬间内发出一道闪光，遥远的观测者会看到什么辐射以光速传播。由于从球面不同部位出发的光线所经路程不等，同时发出的光线到达观测者眼睛的时刻也就不同。首先到达观测者眼睛的信号发自球面上离他最近的所在，然后是来自一个环形区的辐射，最后则是历经最长路途，发自星球视圆面边缘的光线。本来发出的是短脉冲，在这位观测者的眼里却成了时间拖长的模糊脉冲，它的延续时间等于光线通过球半径所需的传播时间，但是不仅脉冲如此，球面亮度发生任何式样的变化都会照样在这段时间中变模糊，这是因为一切信号，不论是使亮度增强的还是减弱的，都不免要发生这种传播路程差。即使辐射产生区不是球面，这种脉冲变模糊现象也会有。
由于光信号从球面不同部位到观测者所需传播时间有差异，一个从球面发出的光脉冲(图中左上)在一个遥远的观测者(图中右方)看来变成时间拖长的模糊脉冲。因此，如果测得某辐射源的强度在万分之一秒内有变化，我们就可以断定，该源不可能比光线在这段时间内所走过的路程30千米大得多，要不然的话，变化的信号就会因时间拖长而模糊。在一个脉冲中，万分之几秒内就见强度起伏，图4-12观测记录上锯齿形起伏的陡翼表明了这点。既然射电辐射以光速传播，结论只能是发出脉冲的天体的直径不能大于几百千米。这么小的天体实在是出乎天文学家们的意料，因为平常研究的都是太阳那么大的天体，突然蹦出一个这么小的天体，实在让人迷惑。不过，这种迷惑并没有持续太久，因为早在脉冲星发现之前，就有人已经提出了中子星模型。
脉冲星的中子星模型
1939年，美国物理学家奥本海默和沃尔科夫在《物理评论通讯》上发表论文，详细探讨了中子星的特性，指出这种恒星具有极高的表面温度，释放出大量的射线。
超新星爆发是由于恒星内部轻元素因核反应耗尽，星体收缩，内部温度持续升高，重元素开始新的核反应时，星体不再辐射能量，反而从外界吸热，造成星体塌缩，中心压力猛增，电子被压到原子核里同质子结合成中子，形成高温、高密的中子核；当大量物质向中子核坍缩时，在很短时间内释放惊人的能量，恒星外壳爆炸破碎，被抛射到空间形成稀薄的星云，中间留下的中子核就是中子星。
根据中子星模型，太阳变成中子星后，直径不会超过30千米。1立方厘米\+3中子星物质，其重量比一百万辆载重100吨的卡车所载物质还要重。一小块中子星物质在距地面高1米处落地，只靠自身重量就可以轻易地穿过地球，在地球上钻出一个洞；然后又钻回到地球另一边，给地球穿上另一个孔，如此不断反复，直到最后停留在地心处。地球实在是经不起这样的折腾。
就其射电脉冲能量来说，脉冲星是一个巨大的能源库，强大的能量释放，会使中子星自转逐渐放慢，从而使脉冲周期缓慢变长。蟹状星云脉冲星的周期每天增加10亿分之36.48秒，在其他脉冲星中也发现了这种现象。由此证实，脉冲星是自转中子星的说法有其合理性。
无论怎么说，我们给脉冲星找到了一个合适的模型，并且这个模型看起来还是那样的合适，这实在是一件很伟大的事情！
