脈衝星

脈衝星（Pulsar），又稱波霎，是中子星的一種，為會周期性發射脈衝信號的星體，直徑大多為10千米左右，自轉極快。

人們最早認為恆星是永遠不變的。而大多數恆星的變化過程是如此的漫長，人們也根本覺察不到。然而，並不是所有的恆星都那麼平靜。後來人們發現，有些恆星也很“調皮”，變化多端。於是，就給那些喜歡變化的恆星起了個專門的名字，叫“變星”。

脈衝星發射的射電脈衝的周期性非常有規律。一開始，人們對此很困惑，甚至曾想到這可能是外星人在向我們發電報聯繫。據說，第一顆脈衝星就曾被叫做“小綠人一號”。

經過幾位天文學家一年的努力，終於證實，脈衝星就是正在快速自轉的中子星。而且，正是由於它的快速自轉而發出射電脈衝。蟹狀星雲脈衝星的X射線/可見光波段合成圖像。

正如地球有磁場一樣，恆星也有磁場；也正如地球在自轉一樣，恆星也都在自轉著；還跟地球一樣，恆星的磁場方向不一定跟自轉軸在同一直線上。這樣，每當恆星自轉一周，它的磁場就會在空間劃一個圓，而且可能掃過地球一次。

那麼豈不是所有恆星都能發脈衝了？其實不然，要發出像脈衝星那樣的射電信號，需要很強的磁場。而只有體積越小、質量越大的恆星，它的磁場才越強。而中子星正是這樣高密度的恆星。

另一方面，當恆星體積越大、質量越大，它的自轉周期就越短。我們很熟悉的地球自轉一周要二十四小時。而脈衝星的自轉周期竟然小到0.0014秒！要達到這個速度，連白矮星都不行。這同樣說明，只有高速旋轉的中子星，才可能扮演脈衝星的角色。

脈衝星發射射電脈衝

這個結論引起了巨大的轟動。因為雖然早在30年代，中子星就作為假說而被提了出來，但是一直沒有得到證實，人們也不曾觀測到中子星的存在。而且因為理論預言的中子星密度大得超出了人們的想象，在當時，人們還普遍對這個假說抱懷疑的態度。

直到脈衝星被發現后，經過計算，它的脈衝強度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到。這樣，中子星才真正由假說成為事實。這真是上世紀天文學上的一件大事。因此，脈衝星的發現，被稱為二十世紀六十年代的四大天文學重要發現之一。

脈衝星是20世紀60年代天文的四大發現之一。至今，脈衝星已被我們找到了不少於1620多顆，並且已得知它們就是高速自轉著的中子星。

脈衝星有個奇異的特性——短而穩定的脈衝周期。所謂脈衝就是像人的脈搏一樣，一下一下出現短促的無線電訊號，如貝爾發現的第一顆脈衝星，每兩脈衝間隔時間是1.337秒，其他脈衝還有短到0.0014秒（編號為PSR-J1748-2446）的，最長的也不過11.765735秒（編號為PSR-J1841-0456）。那麼，這樣有規則的脈衝究竟是怎樣產生的呢？

天文學家已經探測、研究得出結論，脈衝的形成是由於脈衝星的高速自轉。那為什麼自轉能形成脈衝呢？原理就像我們乘坐輪船在海里航行，看到過的燈塔一樣。設想一座燈塔總是亮著且在不停地有規則運動，燈塔每轉一圈，由它窗口射出的燈光就射到我們的船上一次。不斷旋轉，在我們看來，燈塔的光就連續地一明一滅。脈衝星也是一樣，當它每自轉一周，我們就接收到一次它輻射的電磁波，於是就形成一斷一續的脈衝。脈衝這種現象，也就叫“燈塔效應”。脈衝的周期其實就是脈衝星的自轉周期。

然而燈塔的光只能從窗口射出來，是不是說脈衝星也只能從某個“窗口”射出來呢？正是這樣，脈衝星就是中子星，而中子星與其他星體（如太陽）發光不一樣，太陽表面到處發亮，中子星則只有兩個相對著的小區域才能輻射出來，其他地方輻射是跑不出來的。即是說中子星表面只有兩個亮斑，別處都是暗的。這是什麼原因呢？原來，中子星本身存在著極大的磁場，強磁場把輻射封閉起來，使中子星輻射只能沿著磁軸方向，從兩個磁極區出來，這兩磁極區就是中子星的“窗口”。

中子星的輻射從兩個“窗口”出來后，在空中傳播，形成兩個圓錐形的輻射束。若地球剛好在這束輻射的方向上，我們就能接收到輻射，且每轉一圈，這束輻射就掃過地球一次，也就形成我們接收到的有規則的脈衝信號。

燈塔模型是現在最為流行的脈衝星模型。另一種磁場震蕩模型還沒有被普遍接受。

脈衝星是高速自轉的中子星，但並不是所有的中子星都是脈衝星。因為當中子星的輻射束不掃過地球時，我們就接收不到脈衝信號，此時中子星就不表現為脈衝星了。

脈衝星的一般符號是PSR。例如，第一個脈衝星就記為PSR1919+21。1919表示這個脈衝星的赤經是19小時19分;+21表示脈衝星的赤緯是北緯21度。

雙脈衝星PSRJ0737-3039A/B的發現，讓人們欣喜若狂。它是由兩個脈衝星形成的雙星系統。能夠發現雙脈衝星系統，確實是非常幸運的事情。對PSRJ0737-3039A進行計算以後，科學家預言它的脈衝輪廓形狀會發生較快的演化，甚至預言在2020年左右，它的光束會由於軸線進動而從我們的視線中消失，但是，仔細的觀測結果顯示，預期的脈衝輪廓形狀根本就沒有發生變化，這對科學家的打擊可是不小。預言的失敗讓我們感到，脈衝星的燈塔模型似乎存在著問題。

儘管還沒有十分有力的證據，但是全世界的脈衝星專家都相信，脈衝星並非或明或暗地閃爍發光，而是發射出恆定的能量流。只是這一能量就像手電筒的光線那樣匯聚成一束非常窄的光束，從星體的磁極發射出來。中子星的磁軸與旋轉軸之間成一定角度（這與地球的磁北極地理北極位置略有不同一樣）。星體旋轉時，這一光束就象燈塔的光束或救護車警燈一樣，掃過太空。只有當此光束直接照射到地球時，我們才能用某些望遠鏡探測到脈衝星的信號。這樣一來，恆流的光束就變成了脈衝光。

幾乎所有的專家都相信上述這種燈塔模型。但是也有“離經叛道”的不同意見被提了出來。新的觀點認為脈衝星的發光不是源自它的磁極，而是來自它的周圍。同時認為，脈衝星發出脈衝光是因為它的磁場在高速地翻轉振蕩，激變的磁場造成星體周圍出現了極高的感生電場。這個感生電場的峰值出現在磁場過零點附近，並且加速帶電粒子使其發出同步輻射。這就可以解釋脈衝信號的產生機理。

磁場振蕩模型的優點在於有太陽這個低頻振蕩的樣板。我們知道，太陽磁場的方向每過11年就會翻轉一次，如果太陽塌縮成了中子星，它的自轉周期可以縮短到秒級甚至毫秒級，同時，它的磁場翻轉周期也可能達到毫秒級。電磁振蕩模型遇到的問題在於如下疑問：星體的磁場真的能那麼快地翻轉嗎？當然，燈塔模型也有它的問題：磁鐵高速旋轉的時候，真的能從磁極發光嗎？

脈衝信號的輻射，曾經被認為是中子星的極端磁場的特有行為。但是後來人們發現，在某些主序星上，比如超冷星TVLM 513-46546和化學特殊星CU Virginis，都發現了非常相似的脈衝輻射，而這些星體的磁場都很低（數千高斯）。這對磁場震蕩模型是有利的。因為磁場震蕩模型降低了對磁場強度的要求。

絕大多數的脈衝星可以在射電波段被觀測到。少數的脈衝星也能在可見光、X射線甚至γ射線波段內被觀測到，例如著名的蟹狀脈衝星就可以在射電到γ射線的各個波段內被觀測到。

1967年10月，劍橋大學卡文迪許實驗室的安東尼·休伊什教授的研究生——24歲的喬絲琳·貝爾檢測射電望遠鏡收到的信號時無意中發現了一些有規律的脈衝信號，它們的周期十分穩定，為1.337秒。起初她以為這是外星人“小綠人（LGM）”發來的信號，但在接下來不到半年的時間裡，又陸陸續續發現了數個這樣的脈衝信號。後來人們確認這是一類新的天體，並把它命名為脈衝星(Pulsar，又稱波霎)。脈衝星與類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學“四大發現”。安東尼·休伊什教授本人也因脈衝星的發現而榮獲1974年的諾貝爾物理學獎，儘管人們對貝爾小姐未能獲獎而頗有微詞。

1997年拍攝的美國電影《超時空接觸》（Contact）中女主角破譯了來自外太空的有規律的信號，並據此製成了特殊的機器。但第一次確定乘坐機器與外星智慧聯繫的人選時，卻沒有選她。這段情節被認為是影射了貝爾小姐沒有獲得諾貝爾獎的事情。

15歲女生髮現新脈衝星

一名西維吉尼亞的高中學生，使用來自綠灣射電天文望遠鏡（Robert C. Byrd Green Bank Telescope，簡寫GBT)的數據，發現了一個新脈衝星。

Shay Bloxton，15歲，參與了一個讓學生分析射電望遠鏡數據的項目，於2009年10月15日發現了一個可能是脈衝星的天體。她和NRAO天文台的天文學家在一個月後再次觀察了該天體，證實它確實是一顆脈衝星。Bloxton表示十分興奮，她在11月份前往綠灣，參加跟蹤觀察。她所參與的項目叫Pulsar Search Collaboratory(PSC)，是美國國家射電天文台和西維吉尼亞大學的聯合項目。

科學家首次發現脈衝星是在1967年。去年末，另一名來自South Harrison高中的西維吉尼亞學生，也在參與PSC項目時發現了一個類似脈衝星的天體。

2021年5月7日報道，基於“中國天眼”的觀測，中國科研人員首次找到了脈衝星三維速度與自轉軸共線的證據，標誌著天文學家開始利用該望遠鏡深度研究脈衝星。

錐形掃射1968年有人提出脈衝星是快速旋轉的中子星。中子星具有強磁場，運動的帶電粒子發出同步輻射，形成與中子星一起轉動的射電波束。由於中子星的自轉軸和磁軸一般並不重合，每當射電波束掃過地球時，就接收到一個脈衝。

恆星在演化末期，缺乏繼續燃燒所需要的核反應原料，內部輻射壓降低，由於其自身的引力作用逐漸坍縮。質量不夠大(約數倍太陽質量)的恆星坍縮后依靠電子簡併壓力與引力相抗衡，成為白矮星，而在質量比這還大的恆星裡面，電子被壓入原子核，形成中子，這時候恆星依靠中子的簡併壓與引力保持平衡，這就是中子星。典型中子星的半徑只有幾公里到十幾公里，質量卻在1-2倍太陽質量之間，因此其密度可以達到每立方厘米上億噸。由於恆星在坍縮的時候角動量守恆，坍縮成半徑很小的中子星后自轉速度往往非常快。又因為恆星磁場的磁軸與自轉軸通常不平行，有的夾角甚至達到90度，而電磁波只能從磁極的位置發射出來，形成圓錐形的輻射區。

此外在持脈衝星便是中子星的證據中，其中一個便是我們在蟹狀星雲（M1；原天關客星，SN 1054）確實也發現了一個周期約0.033s的波霎。

脈衝星靠消耗自轉能而彌補輻射出去的能量，因而自轉會逐漸放慢。但是這種變慢非常緩慢，以致於信號周期的精確度能夠超過原子鐘。而從脈衝星的周期就可以推測出其年齡的大小，周期越短的脈衝星越年輕。

脈衝星的特徵除高速自轉外，還具有極強的磁場，電子從磁極射出，輻射具有很強的方向性。由於脈衝星的自轉軸和它的磁軸不重合，在自轉中，當輻射向著觀測者時，觀測者就接收到了脈衝。到1999年，已發現1000顆脈衝星。

20世紀80年代，由發現了一類所謂的毫秒脈衝星，它們的周期太短了，只有毫秒量級，之前的儀器雖然能探測到，但是很難將脈衝分辨出來。研究發現毫秒脈衝星並不年輕，這就對傳統的“周期越短越年輕”的理論提出了挑戰。進一步的研究發現毫秒脈衝星與密近雙星有關。

人類發現的第一顆脈衝星：PSR1919+21，也就是上文貝爾小姐發現的那顆脈衝星，位於狐狸座方向，周期為1.33730119227秒。

人類發現的第一顆脈衝雙星：PSR B1913+16

人類發現的第一顆毫秒脈衝星：PSR B1937+21

人類發現的第一顆帶有行星系統的脈衝星：PSR B1257+12

人類發現的第一顆雙脈衝星系統：PSRJ0737－3039

脈衝星的命名由脈衝星英文pulsar的縮寫PSR加上其赤經赤緯坐標組成。如PSR B1937+21，1937是指該脈衝星位於赤經19 37，+21是指其位於赤緯+21°，B意味著赤經赤緯值是歸算到曆元1950年的值。此外，J則表示赤經赤緯值是歸算到曆元2000年的值。

脈衝星被認為是“死亡之星”，是恆星在超新星階段爆發后的產物。超新星爆發之後，就只剩下了一個“核”，僅有幾十公里大小，它的旋轉速度很快，有的甚至可以達到每秒714圈。在旋轉過程中，它的磁場會使它形成強烈的電波向外界輻射，脈衝星就像是宇宙中的燈塔，源源不斷地向外界發射電磁波，這種電磁波是間歇性的，而且有著很強的規律性。正是由於其強烈的規律性，脈衝星被認為是宇宙中最精確的時鐘。

脈衝星的存在是過去人們沒有預料到的，它的性質如此奇特，以至於人們在對它的認識過程中產生了很多故事。

脈衝星剛發現的時候，人們以為那是外星人向我們發射的電磁波，他們在尋求宇宙中的知音。

1967年，英國劍橋新建造了射電望遠鏡，這是一種新型的望遠鏡，它的作用是觀測射電輻射受行星際物質的影響。整個裝置不能移動，只能依靠各天區的周日運動進入望遠鏡的視場而進行逐條掃描。1967年7月，這台儀器正式投入使用，接受波長為3.7米。用望遠鏡觀測並擔任繁重記錄處理的是休伊什的女博士研究生喬斯琳·貝爾。在觀測的過程中，細心的貝爾小姐發現了一系列的奇怪的脈衝，這些脈衝的時間間距精確的相等。貝爾小姐立刻把這個消息報告給她的導師休伊什，休伊什認為這是受到了地球上某種電波的影響。但是，第二天，也是同一時間，也是同一個天區，那個神秘的脈衝信號再次出現。這一次可以證明，這個奇怪的信號不是來自於地球，它確實是來自於天外。

這是不是外星人向我們發出的文明信號呢，新聞媒體對這個問題投入了極大的熱情，不久，貝爾又發現了天空中的另外幾個這樣的天區，最後終於證明，這是一種新型的還不被人們認識的天體——脈衝星。1974年，這項新發現獲得了諾貝爾物理獎，獎項頒給了休伊什，以獎勵他所領導的研究小組發現了脈衝星。令人遺憾的是，脈衝星的直接發現者，喬斯琳．貝爾小姐不在獲獎人員之列。事實上，在脈衝星的發現中，起關鍵作用的應該是貝爾小姐的嚴謹的科學態度和極度細心的觀測。

從事天文研究的都是專業天文學家，他們有豐富的研究經驗，也有專業的研究設備，所以他們可以取得驕人的成績。但是，在脈衝星的發現歷史上，卻有著一個特別的例子，這個例子就是三名中學生髮現了一顆脈衝星。通常情況下，超新星爆發后，會在原來的遺址上留下來一顆恆星的殘骸，這樣的殘骸很可能就是脈衝星，但是，科學家沒有注意到這個問題，卻讓三名中學生髮現了。於是，這三個中學生獲得了西門子-西屋科學和技術競賽大獎。

在美國北卡羅來納州，有三名中學生，他們都是天文發燒友，經常在一起探討天文問題，錢德拉塞卡空間望遠鏡發回的資料引起了他們的興趣，他們發現在IC443的超新星遺跡有些特別，似乎有一個點狀的X射線源存在，這表明那裡很可能會有一顆脈衝星。他們把這個消息報告給了專業天文學家。結果，這個發現獲得了專家的認可，麻省理工學院脈衝星專家布賴恩博士對這些中學生的成果評價說：“這是一個實實在在的科學發現。有關人員都應該對此成就感到驕傲。”

脈衝星實在是一種奇異的天體，人們對它的各種特性還沒有完全了解，很多發現都是事先沒有預料到的。隨著人們對它的了解越來越多，這方面的理論建設也就會越來越完善，故事也許不會再發生。

那是1967年8月，劍橋射電天文台的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺到一個奇怪的“干擾”信號，經多次反覆鑽研，她成功地認證：地球每隔1.33秒接收到一個極其規則的脈衝。得知這一驚人消息，她的導師休伊什曾懷疑這可能是外星人——“小綠人”——發出的摩爾斯電碼，他們可能在向地球問候。但是，進一步的測量表明，這個天體發出脈衝的頻率精確得令人難以置信，並沒有電碼的明顯豐富信息。接下來，貝爾又找出了另外3個類似的源，所以排除了外星人信號，因為不可能有三個“小綠人”在不同方向、同時向地球發射穩定頻率信號。再經過認真仔細研究，1968年2月，貝爾和休伊什聯名在英國《自然》雜誌上報告了新型天體——脈衝星的發現，並認為脈衝星就是物理學家預言的超級緻密的、接近黑洞的奇異天體，其半徑大約10公里，其密度相當於將整個太陽壓縮到北京市區的範圍，因此具有超強的引力場。乒乓球大小的脈衝星物質相當於地球上一座山的重量。這是20世紀激動人心的重大發現，為人類探索自然開闢了新的領域，而且對現代物理學的發展產生了深遠影響，成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。

然而，榮譽出現了歸屬爭議。1974年諾貝爾物理學獎桂冠只戴在導師休伊什的頭上，完全忽略了學生貝爾的貢獻，輿論一片嘩然。英國著名天文學家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報》發表談話，他認為，貝爾應同休伊什共享諾貝爾獎，並對諾貝爾獎委員會授獎前的調查工作欠周密提出了批評，甚至認為此事件是諾貝爾獎歷史上一樁醜聞、性別歧視案。霍伊爾還認為，貝爾的發現是非常重要的，但她的導師竟把這一發現扣壓半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學者指出，“貝爾小姐作出的卓越發現，讓她的導師休伊什贏得了諾貝爾物理獎”。著名天文學家曼徹斯特和泰勒所著《脈衝星》一書的扉頁上寫道：“獻給喬瑟琳·貝爾，沒有她的聰明和執著，我們不能獲得脈衝星的喜悅。”。霍金在《時間簡史》一書中，也只說脈衝星是貝爾發現的，不提休伊什。

關於脈衝星真正發現者的爭論和對諾貝爾獎委員會的質疑，已經歷了40年。40年後的今天，它再次成為關注話題。回首往事，作為導師的休伊什獲得了諾貝爾獎，無可厚非，但貝爾失去殊榮，卻令人感到惋惜。如果沒有貝爾對“干擾”信號一絲不苟的追究，他們可能錯過脈衝星的發現。若把諾貝爾獎“競賽”比作科學“奧運會”，那麼，40年前的“裁判”們顯然吹了“黑哨”，至少是誤判，這玷污了諾貝爾獎的科學公正權威性。

貝爾訪問北京期間，筆者與她談起脈衝星的發現經歷和對諾貝爾獎的看法，她說，脈衝星發現后不久，她就被迫離開了劍橋大學。沉默稍許，她直言，上世紀60年代，科學機構普遍存在忽視學生貢獻的傾向，特別是女學生。導師經常以“上級領導”自居，將學生成果竊為己有，然後想辦法把學生一腳踢開。然而，1993年，兩位美國天文學家因發現脈衝星雙星而榮獲諾貝爾獎時，諾貝爾獎委員會格外精心，邀請貝爾參加了頒獎儀式，算是一種補償吧。1968年，離開劍橋后，她和休伊什沒有再合作，直到上世紀80年代，他們才在一次國際會議上相見，並握手言和。脈衝星發現以來，除了諾貝爾獎，她榮獲了十幾項世界級科學獎，並成為科學大使。

就在貝爾小姐發現射電脈衝之前，有位物理學家也把他的射電望遠鏡對準了太空，他觀測的位置是獵戶座的一個脈衝星，他發現自動記錄儀在發生著顫抖，這種顫抖是有一定規律可循的，但是他並沒有留意這種情況，他以為自己的設備出了什麼毛病，於是，他對著儀器輕輕地踢了一腳，儀器的顫抖消失了，他就是這樣與發現脈衝星的桂冠擦肩而過，與他一起擦肩而過的，還有一筆諾貝爾獎金。

這最愚蠢的一腳，使他終身難忘，後悔不已。他向貝爾小姐講述了自己的故事。但他卻不願意透露自己的身份。所以直到今天，也沒有人知道這位射電天文學家是誰。

雖然脈衝星不是外星人發射的信號，但是人們依然對外星人極感興趣，人們認為，如果有外星人的話，他們應該在一顆行星上，於是，尋找太陽系以外的行星的工作就從來沒有停止過，許多人在這條道路上艱難的向前摸索著，他們被稱為獵星人。第一個發現太陽系以外行星的不是這些獵星人，而是一位研究脈衝星的科學家。

安德魯·林恩（也有人譯作萊恩）是全球發現脈衝星最多的人。林恩發現了一類奇怪的脈衝星，其脈衝總是會早到或晚到地球幾毫秒，這種情況每半年就出現一次，彷彿是脈衝星一會兒朝著我們而來，一會兒又離開我們而去，脈衝星好像是在跳搖擺舞。他把自己的這一發現發表在了著名的科學雜誌《自然》上面，結果立即震驚了學術界。真是令人難以置信，林恩在偶然間發現了脈衝星被行星引力牽引在跳搖擺舞，這種搖擺的證據表明，在這顆脈衝星的周圍，有行星圍繞著它運行。這個發現讓那些獵星人極感興趣。

就在安德魯·林恩即將在美國天文學年會上發言前夕，為了充分準備他的研究資料，他開始重新檢查並修正有關數據，但是這個時候，他卻突然發現自己犯了一個錯誤：他所發現的“搖擺”，其實只是地球自身在環繞太陽運行過程中所產生的“搖擺”。由於電腦出錯，先前未能考慮到這一因素，所以才出現了脈衝星“搖擺”的錯誤結論。林恩一下子呆了，他開始為自己的愚蠢後悔不已，最後，他終於作出了痛苦的選擇，必須公開承認這一重大失誤。

在美國天文學年會上，面對500位正期待著與他分享成功喜悅的同行們，林恩認錯了，他說：“很不幸，這是一個錯誤。”但是，讓他沒有料到的是，500位聽眾竟然全體起立，為林恩的誠實熱烈鼓掌。

也就是在這一天，也就是在這次會議上，還有另一個人，也準備了相似的發言，他也是一位脈衝星觀測者，他的名字叫做亞歷克斯·沃爾茲坎。

但與林恩不同的是，他的證據確確實實地表明，有一顆脈衝星不僅只被一顆行星所環繞，而是具有一整套行星系統！發言之前，沃爾茲坎有些忐忑不安，因為林恩的認錯無疑更加強化了一種根深蒂固的觀念；“脈衝星不可能有行星環繞”。不過這一次，事實證明沃爾茲坎是對的，他不僅發現了脈衝星的“搖擺”，而且計算出有3顆行星在圍繞這顆脈衝星運行，並且這些行星每200天就相會一次，每一次其中兩顆較大的行星都會相互影響對方，這樣就使它們的軌道發生一些微妙的改變。正是這些改變，使他發現了這顆脈衝星擁有行星的秘密。

脈衝星的行星就是這樣被發現了，而且它還是一個完整的行星系統，但是這個時候，那些獵星人連一個太陽系以外的行星也沒有找到，這樣的發現讓獵星人感到十分困惑，因為脈衝星具有行星，這是天文學家過去沒有想到的。脈衝星是爆發過的中子星，他怎麼可能會有行星呢？

第一個日外行星系統就是這樣被發現了，由於它不符合現代的天文學理論，這個發現總是讓人感到有些意外。

脈衝星擁有行星的發現雖然看起來顯得意外，在這方面還有更加意外的發現，那就是脈衝雙星。

赫爾斯是個研究生，他被當作泰勒的助手派往波多黎各的阿雷西博，用大射電望遠鏡觀測脈衝星，那是當時最好的射電望遠鏡，也許正是使用了這個望遠鏡的原因，他發現了一種奇怪的電波，這個時候距離第一顆脈衝星的發現僅僅過了七年，人們對脈衝星的了解還很膚淺，當時赫爾斯還不能立刻確信他所看到的周期變化就是事實，經過反覆觀測后，他才確定該系統是雙體。他把這個消息電告泰勒，泰勒立刻趕往阿雷西博，他們進一步研究后認為這是一個脈衝雙星，並且一起確定了雙星的周期和兩顆天體之間的距離。

於是，第一顆脈衝雙星就是這樣被發現了，這個發現在1993年被授予諾貝爾獎，這樣有關脈衝星的發現就有了兩項諾貝爾獎。

2003年12月，Nature上的一篇研究報告宣布發現了脈衝星PSR J0737-3039，與看起來像是一顆中子星的恆星成對出現。一個月後，當來自澳大利亞Parkes天文望遠鏡的數據被重新分析時，研究人員發現該中子星實際上也是另一顆脈衝星。所以這是第一個被發現的雙脈衝星體系，名稱是PSR J0737-3039 A/B。

脈衝雙星與雙脈衝星

脈衝雙星與雙脈衝星是有區別的。在脈衝雙星系統中，一個脈衝星與另外一個非脈衝星（可以是中子星、白矮星、甚至是普通的主序星）相伴。在雙脈衝星系統中，必須是兩個脈衝星相伴。已經發現的脈衝雙星系統已經有120個，而發現的雙脈衝星系統只有一個PSRJ0737-3039A/B。

由於脈衝星是在蹋縮的超新星的殘骸中發現的，它們有助於我們了解星體蹋縮時發生了什麼情況。還可通過對它們的研究揭示宇宙誕生和演變的奧秘。而且，隨著時間的推移，脈衝星的行為方式也會發生多種多樣的變化。

每顆脈衝星的周期並非恆定如一。我們能探測到的是中子星的旋轉能（電磁輻射的來源）。每當脈衝星發射電磁輻射后，它就會失去一部分旋轉能，且轉速下降。通過月復一月，年復一年地測量它們的旋轉周期，我們可以精確地推斷出它們的轉速降低了多少、在演變過程中能量損失了多少，甚至還能夠推斷出在因轉速太低而無法發光之前，它們還能生存多長時間。

事實還證明，每顆脈衝星都有與眾不同之處。有些亮度極高；有些會發生星震，頃刻間使轉速陡增；有些在雙星軌道上有伴星；還有數十顆脈衝星轉速奇快（高達每秒鐘一千次）。每次新發現都會帶來一些新的、珍奇的資料，科學家可以利用這些資料幫助我們了解宇宙。

喬斯林·貝爾·博內爾與1974年諾貝爾物理學獎無緣

博內爾是安東尼·休伊什（Antony Hewish）的研究生，正是她首次發現了脈衝星。1968年，她和休伊什聯名在《自然》雜誌上公布了這一發現。1973年，她們又共同得到了美國富蘭克林管理研究院頒發的邁克爾遜獎章。遺憾的是，就在1974年，當諾貝爾獎第一次授予天文學家時，博內爾的導師休伊什以及同事馬丁·賴爾都榜上有名，但她自己卻被拒在諾貝爾的殿堂之外。許多天文學家對此表示了憤怒，但也有人認為博內爾僅僅是做了收集數據的工作，而休伊什對數據的解釋才是關鍵。博內爾從來沒有去爭論自己的落選，但絕大多數的報告都顯示，她所做的絕非僅僅是進行早期的觀察。

據國外媒體報道，美國宇航局消息，錢德拉X射線望遠鏡正在跟蹤一個快速移動的脈衝星，科學家之所以對其感興趣，主要原因在於這顆脈衝星運行的速度非常快，甚至在與伴星構成的物質盤上撞出了一個大洞，同時導致物質盤上的某塊碎片以每小時400萬英里（約每小時640萬公里）的速度脫離系統。在錢德拉X射線望遠鏡觀測期間，這塊被分離的物質似乎加快了速度，NASA科學家認為這是一次難得的觀測機會，可研究脈衝星雙星系統的行為。

這個雙星系統由一顆脈衝星和一顆質量為30倍太陽質量的恆星構成，是典型的大質量恆星與脈衝星的系統，被命名為PSR B1259-63/LS 2883，簡稱B1259。脈衝星可發出非常規律的脈衝信號，每秒旋轉20次，同時有一個高橢圓軌道運動，快速旋轉脈衝星的強大磁場與高能粒子結合后可形成接近光速的脈衝星風。來自賓夕法尼亞州立大學的科學家喬治-帕夫洛夫認為，我們目睹了一些特別的東西，當脈衝星快速移動時，將系統物質盤的材料踢出。

大約每41個月，脈衝星會非常接近這顆大質量恆星，並穿過恆星周圍的物質盤，於是拆解這個物質盤的行動由此開始。整個物質盤的體積相當於太陽系的100倍，跨度非常大，但也相當薄，如果將這些物質做個等量類比，大約與地球海洋所有的水相當。喬治-華盛頓大學的另一位科學家奧列格是本論文的合著者，他認為脈衝星風正在加快，彷彿有個加速的推力作用於此。

B1259系統距離我們大約7500光年，錢德拉X射線望遠鏡在2011年12月和2014年2月已經對其進行了觀測，物質飛離系統的平均速度接近光速7%，目前已經增加到光速的15%。顯然脈衝星的強大風暴讓物質的速度增加，最終伴星周圍的物質盤會被整個剝離。在錢德拉X射線的觀測計劃中還將繼續對B1259系統進行觀測，本項研究發表在2015年6月20日的《天體物理學》雜誌上。

11月10日7時42分，我國在酒泉衛星發射中心用長征十一號運載火箭，成功發射了脈衝星試驗衛星。該星主要用於驗證脈衝星探測器性能指標和空間環境適應性，積累在軌試驗數據，為脈衝星探測體制驗證奠定技術基礎。脈衝星被稱作宇宙中的燈塔，它們特徵明顯、易於辨識，在宇宙中的定位位置比較精準。

脈衝星試驗衛星屬於太陽同步軌道衛星，衛星入軌后，將開展在軌技術試驗，驗證星載脈衝星探測器性能指標和空間環境適應性，積累在軌實測脈衝星數據，為脈衝星探測及技術體制驗證奠定技術基礎。

2021年5月7日，中科院國家天文台消息，被譽為“中國天眼”的FAST望遠鏡又有了新發現，基於FAST望遠鏡的觀測，該台李菂、朱煒瑋團組的姚菊枚博士首次找到了脈衝星三維速度與自轉軸共線的證據。這一重要發現標誌著天文學家開始利用FAST深度研究脈衝星。

脈衝星研究獲進展

天文研究中，測量天體到地球的距離通常很困難，但距離是最基本的參數。脈衝星距離是進一步研究脈衝星起源、演化、分佈以及輻射特性等所需最基本的參數。目前已發現的兩千多顆脈衝星中僅約有十分之一的脈衝星具有測量距離（不依賴於模型的距離)。近年來，快速射電暴是天文觀測中發現的一類起源未知的、色散量較大的、持續時間為毫秒級的射電脈衝。快速射電暴的距離對分析其起源以及與銀河系的位置關係（河內源或河外源）非常重要。已探測到的17個快速射電暴中有紅移測量的僅為兩個。

脈衝星發現不久，科學家發現使用脈衝星測量距離以及色散量（DM）可構建銀河系的電子密度模型。應用此模型可估測所有具有色散量測量的銀河系內脈衝星的距離，且模型距離的精度極大依賴於已知距離測量的脈衝星數目、準確度。最近的銀河系電子密度模型是NE2001模型，此模型主要描述了銀河系內自由電子密度的分佈。

近期，中國科學院新疆天文台博士生姚菊枚構建了新的電子密度模型（簡稱YMW16）。相對已有模型，通過近十多年觀測，YMW16具備以下有利條件：一、具有測量距離的脈衝星數目增加了一倍，且銀河繫結構參數精度提高；二、麥哲倫雲脈衝星數目增加，對麥哲倫雲結構認識得到提高；三、發現快速射電暴，研究了星系際介質自由電子密度的分佈。研究人員緊抓時機，提出的YMW16不僅提高了銀河系脈衝星模型距離精度，在95%的置信區間範圍內優於NE2001近40%，且是第一個可用於估測麥哲倫雲脈衝星及快速射電暴距離的模型。姚菊玫在澳大利亞天文台教授R. N. Manchester與導師王娜的指導下，完成這項工作。相關研究成果已發表在《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal，2017, 835, 29）上。