簡單來說，脈衝星是一種特殊的中子星，它們的自轉速度極快，並且還會釋放出大量的電磁輻射（其中包括X射線、可見光、紅外線、無線電波等）和粒子噴流。首先，我們來了解一下中子星是怎麼形成的。

事實上，中子星是由恆星演化而來。對於處在主序星階段的恆星，其結構處於流體靜力學平衡，即中心核反應產生的向外輻射壓等於自身的向內重力。當恆星耗盡核反應燃料時，平衡被打破，恆星在自身的向內重力作用下發生坍縮。如果恆星的質量小於太陽質量的1.44倍，則電子簡併壓力將會抵擋住引力坍縮，重新達到流體靜力學平衡，形成白矮星。然而，如果恆星的質量大於太陽質量的1.44倍，則電子將會被自重壓入原子核中，與質子結合形成中子，中子簡併壓力將會抵擋住引力坍縮，重新達到流體靜力學平衡，形成由中子組成的中子星。中子星的密度極高，兩倍太陽質量的恆星被壓縮成中子星之後，其直徑僅為12千米。

在恆星的核心坍縮成中子星的過程中，將會釋放出巨大的能量。有時，恆星核心的較小初始旋轉速度會隨著引力坍縮而大幅增加，這就像滑冰運動員把手臂收起來之後，旋轉速度會變得越來越快。因此，最終會形成快速旋轉的中子星，即脈衝星。

電磁輻射和粒子噴流來自於旋轉中子星的南北磁極。就像地球一樣，脈衝星的自轉軸和磁軸不是重合的，所以從南北磁極釋放出的輻射會很有規律地在太空中掃來掃去。如果地球恰好處在這個範圍之內，我們將能夠探測到週期性的脈衝。脈衝星的自轉速度非常快，每秒自轉10到1000周，還有些甚至比這還快。由於脈衝星的自轉週期相當穩定，脈衝訊號總是週期性地出現，所以它們又被譽為宇宙中最精確的天文時鐘。

1:好吧，我又跟著大神後面蹭問題了，那麼一句話，脈衝星就是旋轉的中子星，由於這種天體不斷的對外釋放出電磁脈衝訊號，然後被成為脈衝星，脈衝星最早是由一名叫做貝兒的女研究生髮現的，發現的時間是1967年，這也是近幾十年來，人類在宇宙當中發現的未知天體之一。2:那麼既然脈衝星是旋轉的中子星，那麼什麼又是中子星呢，我來解釋一下，中子星實際上是恆星演化到生命末期的結果之一，一般來說只有那些質量較大的的恆星才會演變成中子星，比如說太陽就不會變成中子星，那麼中子星實際上一種介於黑洞和白矮星之間的天體形式，也是除了黑洞之外，密度最大的天體。

3:那麼不是所有的中子星都是脈衝星，但所有的脈衝星都是中子星，這句話有點繞口，但你們應該能明白，一顆中子星到底是不是脈衝星的關鍵在於，這顆中子星是否在進行高速的旋轉，因為恆星都有磁場，當一顆中子星快速旋轉的時候，它的磁場也在快速的對外界產生作用，那麼中子星轉的越快，磁場對外的影響也在加快，所以這就形成了一種脈衝效應，就好像人的脈搏一樣，規律而恆定的跳動著。

4:那麼脈衝星也是死亡之星，由於這種特殊的天體是超新星爆發之後形成的，所以脈衝星實際上只有一個核心，這個核心可能只有幾十到幾百公里，可以說非常的小，那麼另外脈衝星旋轉的速度非常快，幾乎在0.0015秒就可以自轉一週，也就是說脈衝星一秒鐘可以旋轉700圈以上，這樣的速度連白矮星都不行，必須要中子星才能做到，所以所有的脈衝星都是中子星，那麼以上就是我的答案，小朋友們，你們記住了嗎！

自從20世紀60年代以來，脈衝星就是天文學家們重點關注的天體之一。中國的天眼射電望遠鏡最近公佈研究成果，也說是發現了兩顆脈衝星，那麼脈衝星到底是一種什麼樣的天體呢？

脈衝星是恆星中的中子星的一種，直徑通常在10到30千米之間，自轉的速度極快，它也是一種變星，在1967年首次被發現，當時一名叫貝爾的女研究生髮現狐狸星座有一顆星會發出一種週期性的電波，天文學家認為這是一種未知的天體。因為這種星體不斷地發出電磁脈衝訊號，於是就把它命名為脈衝星，由於它能定時準確而有不間斷的發出脈衝訊號，所以也是將來進行星際導航的理想天體，中國已於2016年11月發射了世界首顆脈衝星導航試驗衛星，用來驗證脈衝星導航技術體制的可行性。

身為中子星的脈衝星也是由恆星發生超新星爆發變化而來的，這種超新星爆發發生的時候，恆星的所有物質都向內塌縮，將核心擠壓成了一個直徑只有二三十公里的小個子天體，它就是中子星，其中發出脈衝訊號的就是脈衝星，它的物質密度和溫度都非常高。一立方厘米中子星物質就在一億噸以上。

由於脈衝星發射的射電脈衝的週期性非常有規律，所以開始的時候，科學家們以為是外星人的雷達，以為是他們在向我們發無線電訊號，所以第一顆被發現的脈衝星就曾被叫做"小綠人一號"。天文學家們透過一年多的研究才終於證實，訊號的來源是一種正在快速自轉的中子星，這種中子星具有強大的磁場，之所以能快速規律的發出脈衝訊號，正是由於其磁場在星體自轉中產生的，每當脈衝星自轉一週，它的磁場就會在空間劃一個圓，而且可能掃過地球一次，訊號就會被我們接收到一次。

脈衝星的自轉速度非常快，地球自轉一週要二十四小時，而脈衝星的自轉週期已知最小竟然小到0.0014秒，也就是說這種星球一秒鐘可以轉幾十到幾百圈。

早在上世紀30年代的時候，人們就根據愛因斯坦的相對論認為會有中子星這種天體，但是它的密度實在太高了，所以很多科學家都不相信會有這樣的天體存在，甚至連愛因斯坦本人都不相信，所以中子星在上世紀60年代被發現後引起了巨大的轟動。

至今，人類已經找到了數千顆中子星，其中大部分都是脈衝星。比如中國北宋時期出現的天關客星，也就是現在的蟹狀星雲，它就是由一顆恆星發生超新星爆發之後形成的脈衝星，它距離地球有6500光年遠，直徑大概是十餘公里，每秒鐘可以自轉30次。

脈衝星，就是旋轉的中子星。脈衝星是在1967年首次被發現的。當時，還是一名女研究生的貝爾，發現狐狸星座有一顆星會發出一種週期性的電波。經過仔細分析，科學家認為這是一種未知的天體。因為這種星體不斷地發出電磁脈衝訊號，就把它命名為脈衝星。

“中國天眼”首次發現脈衝星！10月10日，中科院科學傳播局和國家天文臺公佈了500米口徑球面射電望遠鏡FAST首次探測到的兩顆脈衝星。這兩顆脈衝星分別是8月22日、25日，在南天銀道面透過漂移掃描發現的，距離地球分別為1.6萬光年和4100光年。

就是中子星，應為這種星有強磁場，導致星球輻射物質都是從磁場的兩極，如果觀察者正好在輻射區內，就會觀察到相當穩定的輻射變化，能觀察到這種變化頻率的中子星就叫脈衝星

答：脈衝星被定義為快速自轉的中子星，其會週期性的發射脈衝訊號，被地球所接收。

我們都知道中子星是超大質量恆星在燃料耗盡後經引力塌縮等一系列變化形成相對穩定的特殊天體，最初的時候雖然理論上支援其存在，但是對於大部分人來說這不是一個常規天體，大多數人對與這種天體是不承認的。

先說一下脈衝星是20世紀60年代天文的四大發現之一，於1967年首次被觀測到，其發射的射電脈衝非常有規律，天文學家發現如果滿足此特點只有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到，這也間接是人們相信了中子星的存在，既脈衝星就是高速自轉的中子星。

很快科學家就提出了脈衝星的“燈塔模型”，也是現在被廣泛接受的。中子星沿著其兩個磁極方向發出輻射，形成兩個圓錐形狀輻射束。脈衝星每轉一圈，這束輻射就掃過地球一次，我們也就接收到了週期性的“訊號”，這個訊號最初被認為是地外文明的來電。（圖片來源網路，侵刪）

相信大家透過網路已經對脈衝星有了初步的認識，它就是高速自旋的中子星，如圖１所示。那我今天重點講一下自轉週期為毫秒級的脈衝星（毫秒脈衝星）在空間導航中的意義。在近地軌道空間，全球導航衛星系統（GNSS）可以滿足地球表面設施、空間飛行器的米級導航精度。但當飛行器一旦進入深空，人類的測控手段就比較少了，地面站測控也存在著訊號延遲等問題。實現深空航天器的完全自主導航是空間科學家的一個夢想。而毫秒脈衝星發出的穩定週期脈衝訊號非常類似於GNSS觀測資訊，不僅可以提供距離測量資訊進行位置確定，而且週期訊號中還包含了授時資訊，這是天文導航所不能比擬的。

圖１脈衝星示意圖

儘管其最終要用於深空自主導航，但不同組織都不約而同地在近地軌道空間爭相開展脈衝星導航的實驗。2016年11月，中國航天科技集團發射了脈衝星試驗衛星（XPNAV-1），事後資料分析表明可提取X射線波段的蟹狀星雲（Crab）脈衝訊號。2017年，中科院高能所和空間應用中心科研人員利用天宮二號上的伽馬暴偏振探測器（POLAR）觀測資料完成了中國首次脈衝星導航空間實驗，提取了Crab脈衝訊號，如圖2所示，並進行了天宮二號的位置解算，精度達到10公里左右。

圖2 左圖：Crab星雲（圖片來自哈勃官網），右圖：POLAR對Crab脈衝星的觀測結果

美國NASA在X射線脈衝星導航方面的研究就更進一步了。NASA在國際空間站上開展了中子星內部組分探測研究（NICER），並在其中部署了X射線計時和導航技術驗證專案（SEXTANT）。該專案從2017年6月開始在國際空間站上開展在軌實驗，並於2017年底證實其成功完成首次空間在軌X射線脈衝星導航技術驗證。在軌定軌精度可達到5公里，如圖3所示，透過進一步除錯，定軌精度有望達到1公里。同時還驗證了利用X射線脈衝星進行授時的可行性。所以未來X射線脈衝星觀測有望成為類似於GNSS的導航系統，服務於地月以遠的深空，甚至是太陽系外的飛行器。這就是脈衝星在導航方面的重大意義。

最後補充一句：中國天宮二號安裝的POLAR探測器並不是為脈衝星導航實驗專門設計的，測量的是高能段X射線，光子流量比較少，而且探測面積也不大，這也是在POLAR導航精度要稍差於SEXTANT專案結果的一個重要原因。

圖3 Crab脈衝星導航結果，位置精度優於5公里（來自於SEXTANT專案）

脈衝星，其實就是具有強大磁場且高速自轉的中子星。從它磁極發出的輻射隨著自轉會週期性掃過地球，使得我們觀測到短週期脈衝訊號。中子星很小，半徑只有10公里左右，但其質量卻很大，通常有太陽的1.4倍那麼重。要改變這麼重的物體的運動狀態是很難的，所以中子星的自轉很穩定。原則上，如果不受其他因素影響，那麼我們就能看到脈衝星每隔固定的時間就發出一個脈衝訊號。

自從1967年英國女天文學家貝爾在她的導師休伊什指導下發現首例脈衝星至今，人們又探測發現到的脈衝星約1000多顆，其中絕大多數是射電脈衝星。

科學家把射電脈衝星形象地解釋為“燈塔”效應，因為它們的輻射束會週期地掃過，所以地球上可接收到這種極有規律的節奏脈衝訊號。這種週期性的脈衝就像人體的脈搏有規律的跳 動、脈衝週期有的只有幾十分之一秒，甚至更短；長的也只有三四秒，脈衝之名就由此而得。一般符號為“PSR ”，後面數字指它在天球上的赤道座標“赤經和赤緯”。例如：PSR1919+21，指的是脈衝星位於赤經19h19m，赤緯+21°。

脈衝星剛發現還沒有證實時，人們還以為是外星人發來的訊號，“小綠人”的故事由此引發。天文學家透過繼續觀察認為，如果訊號果真是“小綠人”發出的，他們應該居住在某個行星上，行星繞它的恆星“太陽”轉動，應該引起脈衝星間隔時間的變化，然而沒有觀測到這樣變化。到1969年1月底，進一步的觀測記錄和對以往記錄的詳細檢查使天文學家確信，另外有3個源也會發出類似的脈衝訊號，於是“小綠人”的假說不成立。因為天上相距如此遙遠的4個地方的“小綠人”不可能會約好用同樣的頻波，向地球發訊號的。隨後新的觀測事實進一步證實他們是發現了新的天體，那就是快速自轉的中子星的特例—脈衝星。

脈衝星的發現與研究取決於射電天文技術。有人認為脈衝星輻射的能量是靠消耗它自身的自轉能而來的，隨著脈衝星不斷地輻射能量，它的自轉則逐漸變慢，這就是脈衝星週期緩慢變長的原因。實際上，脈衝星上的能量轉化過程是十分複雜的，“自轉能”首先轉變為“低頻的磁偶極輻射 ，然後再轉化為“高能粒子的能量”和“電磁輻射的能量”，目前，關於這種能量轉化的機制人類還不十分清楚。

在天體研究領域，目前美國宇航局和其他科學機構都研究重心都放在了年份比較古遠的星體上，不過Kes 75卻是個例外。科學家利用NASA的錢德拉X射線天文臺提供的資料，確認了Kes 75是銀河系中迄今已知最年輕脈衝星，為天文學家提供有關某些恆星如何走向生命終點的新資訊。

在網站博文中，美國宇航局解釋瞭如何探測到脈衝星，並向我們展示了一幅非常驚豔的影象資料。脈衝星是指一些巨大恆星耗盡核燃料後，會以超新星的形式坍塌和爆炸，留下被稱為“中子星”的密集恆星塊，而快速旋轉和高度磁化的中子星會週期性發射脈衝訊號。

美國宇航局自2000年以來，就一直在追蹤Kes 75的發展情況。分別在2000年，2006年，2009年和2016年對這顆星進行了檢查，並繪製了隨著時間變化的趨勢圖。

美國宇航局解釋道：“在Kes 75這張合成影象中，錢德拉觀測到的高能X射線呈現藍色的，突顯了脈衝星周圍的脈衝星風星雲；而低能X射線呈現紫色，顯示爆炸產生的碎片。”

脈衝星是上世紀60年代的四大天文發現之一（另外三個分別是類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子）。

圖：射電望遠鏡

在1967年時，劍橋大學的卡文迪許實驗室發現來自太空的有規律的無線電訊號，發現它是24歲研究生喬絲琳，她開始認為這是一個外星文明發出的訊號，還給這個外星文明取了一個“小綠人”的綽號。隨著越來越多的訊號被發現，這個訊號被確認為一種天體發出。

在脈衝星被發現不久，脈衝星就基本被確定為中子星。中子星是大質量恆星在燃料耗盡後的產物，由於內部冷卻，恆星物質在質量形成的重力作用下，向內部擠壓。以至於將電子擠壓入原子核，並與質子結合形成中子（質子帶1個正電荷，電子帶一個負電荷）。

由於角動量守恆的原因，當一顆恆星半徑從幾十萬、上百萬千米壓縮到只有幾十千米到幾千米的中子星，它會繼承恆星大部分的角動量。就像花樣滑冰運動員把手臂收回就會加快旋轉速度一樣，中子星會加快旋轉速度。最快的脈衝星每秒鐘能自轉716次。但脈衝星的旋轉不是沒有上限的，理論上的上限是每秒1500轉，超過這個轉速，中子星表面速度就大於了它的逃逸速度，這會使它分崩離析。

由於中子星的自轉軸與磁極有一個夾角，而電磁波只能由磁極發出，所以就形成了電磁波的“掃射”現象。每一次掃過地球，地球上的射電望遠鏡就接受到一次無線電波，形成了一個脈衝訊號。這個脈衝訊號非常有規律，有的毫秒級別的脈衝星訊號甚至比原子鐘還有規律。