脈衝星（pulsar）
全稱射電脈衝星。一種型別的天體，能發射極其規則的射電脈衝，其中幾個還有短節奏的可見光激變、X射線和γ射線暴。脈衝星被公認是快速自旋的中子星。中子星是一種幾乎整體均由中子組成的極端緻密的恆星，其直徑僅20公里，甚至更小些。當超新星激烈爆發後，其核心向內坍縮，即形成為中子星。恆星表面處的中子衰變成質子和電子，這些荷電粒子從恆星表面釋放出來，即進入環繞恆星並隨恆星自轉的強磁場之中。這些粒子被加速到接近光速，便產生稱為同步加速輻射的電磁輻射。這種輻射從脈衝星的磁極處以強射束形式被釋放出去。磁極並不和自轉極吻合一致，因此，脈衝星的自轉致使射束旋轉擺動。每當脈衝星自轉一週，射束便會有規則地掃過地球，這時地面望遠鏡即可檢測出一系列間斷的脈衝。利用專門設計用以記錄射電源快速起伏的射電望遠鏡，科學家們於1967年發現了第一個脈衝星，迄今已探測到300多個脈衝星。這類天體的很大一部分都朝向銀河系的銀道面集聚。雖然所有已知脈衝星均有此類特徵，但它們的週期長短，即兩個相繼出現的脈衝之間的間隔卻有很大不同。迄今已觀測到的最慢的脈衝星的週期間隔為4秒，而1982年發現的最快的脈衝星的週期是0.00155秒，即1.55毫秒，比已知的任何一個脈衝星的週期都短了許多。這個毫秒脈衝星每秒自旋642圈，已經接近脈衝星自旋速度的極限。因為一箇中子星只要自旋速度為此速度的4倍，就會作為其赤道帶離心力造成的結果而飛散崩潰，哪怕其引力十分強大，可使其逃逸速度達到光速的一半。精確的射電脈衝星計時錶明，它們的自轉正在很緩慢地減速，其典型速率是每年減慢一百萬分之一秒。根據一個脈衝星速度變化，可以計算出它的年齡。
在光學照片上，蟹狀星雲脈衝星呈現為蟹狀星雲中心的一箇中等亮度（16星等）的星。科學家發現在可見光波段也有完全精確一致速率的光波閃爍。般帆脈衝星則要暗淡得多，平均為24星等。船帆脈衝星是星空中最強的γ射線源之一。年齡較老的射電脈衝星週期減慢的速率要比年輕的慢，脈衝週期也長。根據研究，已測定出脈衝星在歷經約1000萬年後隨著其磁場的明顯變弱，脈衝星的脈衝終將停止。在太陽附近空間探測出的脈衝星的數目表明，在銀河系中活躍的脈衝星有上百萬個。據推論，每10年應有一個這類天體誕生。
箭頭所指為蟹狀星雲中央的脈衝星
蟹狀星雲及拍攝的脈衝星脈衝發射記錄
第一個脈衝星是英國天文學家休伊什和貝爾在1967年發現的。他們在3.7米的波長上發現來自狐狸座的、具有極短週期的射電脈衝訊號,脈衝週期是1.337秒。不久，又陸續在其他天區發現好幾個這種快速脈衝的射電源，後來稱為脈衝星。到1978年,發現的脈衝星已有300多個。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。
觀測特點①週期性地發射短促的脈衝輻射。②脈衝週期很短。週期最短的為0.03秒，最長的為4.3秒,週期通常有非常緩慢的變長現象。大約每年增長百萬分之
一秒到千億分之一秒。③脈衝輻射多呈單峰或雙峰形狀，有的甚至多到五個峰。每個脈衝星的個別脈衝在脈衝形狀和強度上會有變化，但幾百個脈衝累加得到的平均脈衝輪廓（在脈衝期間輻射能量隨時間的變化曲線）是穩定的。每個脈衝星有它特有的平均脈衝輪廓。附圖分別繪出脈衝星PSR0833-45、PSR1133+16、PSR2045-16和PSR0525+21的平均脈衝輪廓。④脈衝輻射持續時間約為週期的百分之一到十分之幾。⑤脈衝輻射是高度的線偏振或橢圓偏振。偏振度和偏振向量的方向在脈衝期間通常是變化的。⑥絕大多數脈衝星只是在射電波段發出輻射。在射電波段的頻譜分佈一般呈簡單的冪律譜，也有呈現為二段冪律譜合成的頻譜。頻譜指數通常是在3～1的範圍。⑦有些脈衝星的個別脈衝會出現規則的向前或向後的漂移現象，有些脈衝星有時會呈現短缺脈衝現象。⑧個別脈衝星會有周期突然變化的現象。例如，近年來PSR0833-45的脈衝週期發生過三次突然變化（見脈衝星自轉突快），PSR0531+21也有類似現象。⑨已發現的脈衝星都是銀河系內的天體，其距離在100秒差距到2萬秒差距之間。大多分佈在銀道面兩旁，有向銀道面聚集的傾向。
脈衝星的平均脈衝輪廓
脈衝星和中子星現在已普遍認為，脈衝星是有很強磁場的快速自轉著的中子星。脈衝週期對應於自轉週期。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，它的自轉逐漸變慢，這就是脈衝星週期緩慢變長的原因。利用脈衝星的週期變率的觀測值，可以計算脈衝星的能量損失速率。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（在脈衝星誕生的早期還有引力波），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還不十分清楚。觀測表明，電磁輻射具有高度的方向性，就像燈塔光束一樣，使得脈衝星自轉一週就能給出對應的脈衝圖樣。
最著名的一顆脈衝星是蟹狀星雲的中心星PSR0531+21（或NP0532），它的週期是0.0331秒，是目前已知脈衝星中週期最短的。它在射電、紅外線、可見光、X射
線等波段都發出脈衝輻射。它的目視等是17等，距離約6,300光年。蟹狀星雲的中心星據認是中國宋代記錄的超新星（1054年Taurus“客星”）爆發後的殘骸，蟹狀星雲是超新星爆發時丟擲殼層的遺蹟。脈衝星的年齡與由蟹狀星雲大小推算出的年齡相吻合，脈衝星能量損失與蟹狀星雲輻射能量的自洽，都有力地證實了這一點。
脈衝星的發現並被證認為中子星，是天體物理學和物理學的一項重大成就。這證實了三十多年前在理論上預言的、一種新型的、由超密態物質組成的恆星的存在。因此，脈衝星的發現被譽為二十世紀六十年代天文學的四大發現(脈衝星、類星體、微波背景輻射、星際分子)之一，是1974年度諾貝爾獎金的獲獎專案。
脈衝星（pulsar）
全稱射電脈衝星。一種型別的天體，能發射極其規則的射電脈衝，其中幾個還有短節奏的可見光激變、X射線和γ射線暴。脈衝星被公認是快速自旋的中子星。中子星是一種幾乎整體均由中子組成的極端緻密的恆星，其直徑僅20公里，甚至更小些。當超新星激烈爆發後，其核心向內坍縮，即形成為中子星。恆星表面處的中子衰變成質子和電子，這些荷電粒子從恆星表面釋放出來，即進入環繞恆星並隨恆星自轉的強磁場之中。這些粒子被加速到接近光速，便產生稱為同步加速輻射的電磁輻射。這種輻射從脈衝星的磁極處以強射束形式被釋放出去。磁極並不和自轉極吻合一致，因此，脈衝星的自轉致使射束旋轉擺動。每當脈衝星自轉一週，射束便會有規則地掃過地球，這時地面望遠鏡即可檢測出一系列間斷的脈衝。利用專門設計用以記錄射電源快速起伏的射電望遠鏡，科學家們於1967年發現了第一個脈衝星，迄今已探測到300多個脈衝星。這類天體的很大一部分都朝向銀河系的銀道面集聚。雖然所有已知脈衝星均有此類特徵，但它們的週期長短，即兩個相繼出現的脈衝之間的間隔卻有很大不同。迄今已觀測到的最慢的脈衝星的週期間隔為4秒，而1982年發現的最快的脈衝星的週期是0.00155秒，即1.55毫秒，比已知的任何一個脈衝星的週期都短了許多。這個毫秒脈衝星每秒自旋642圈，已經接近脈衝星自旋速度的極限。因為一箇中子星只要自旋速度為此速度的4倍，就會作為其赤道帶離心力造成的結果而飛散崩潰，哪怕其引力十分強大，可使其逃逸速度達到光速的一半。精確的射電脈衝星計時錶明，它們的自轉正在很緩慢地減速，其典型速率是每年減慢一百萬分之一秒。根據一個脈衝星速度變化，可以計算出它的年齡。
在光學照片上，蟹狀星雲脈衝星呈現為蟹狀星雲中心的一箇中等亮度（16星等）的星。科學家發現在可見光波段也有完全精確一致速率的光波閃爍。般帆脈衝星則要暗淡得多，平均為24星等。船帆脈衝星是星空中最強的γ射線源之一。年齡較老的射電脈衝星週期減慢的速率要比年輕的慢，脈衝週期也長。根據研究，已測定出脈衝星在歷經約1000萬年後隨著其磁場的明顯變弱，脈衝星的脈衝終將停止。在太陽附近空間探測出的脈衝星的數目表明，在銀河系中活躍的脈衝星有上百萬個。據推論，每10年應有一個這類天體誕生。
箭頭所指為蟹狀星雲中央的脈衝星
蟹狀星雲及拍攝的脈衝星脈衝發射記錄
第一個脈衝星是英國天文學家休伊什和貝爾在1967年發現的。他們在3.7米的波長上發現來自狐狸座的、具有極短週期的射電脈衝訊號,脈衝週期是1.337秒。不久，又陸續在其他天區發現好幾個這種快速脈衝的射電源，後來稱為脈衝星。到1978年,發現的脈衝星已有300多個。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。
觀測特點①週期性地發射短促的脈衝輻射。②脈衝週期很短。週期最短的為0.03秒，最長的為4.3秒,週期通常有非常緩慢的變長現象。大約每年增長百萬分之
一秒到千億分之一秒。③脈衝輻射多呈單峰或雙峰形狀，有的甚至多到五個峰。每個脈衝星的個別脈衝在脈衝形狀和強度上會有變化，但幾百個脈衝累加得到的平均脈衝輪廓（在脈衝期間輻射能量隨時間的變化曲線）是穩定的。每個脈衝星有它特有的平均脈衝輪廓。附圖分別繪出脈衝星PSR0833-45、PSR1133+16、PSR2045-16和PSR0525+21的平均脈衝輪廓。④脈衝輻射持續時間約為週期的百分之一到十分之幾。⑤脈衝輻射是高度的線偏振或橢圓偏振。偏振度和偏振向量的方向在脈衝期間通常是變化的。⑥絕大多數脈衝星只是在射電波段發出輻射。在射電波段的頻譜分佈一般呈簡單的冪律譜，也有呈現為二段冪律譜合成的頻譜。頻譜指數通常是在3～1的範圍。⑦有些脈衝星的個別脈衝會出現規則的向前或向後的漂移現象，有些脈衝星有時會呈現短缺脈衝現象。⑧個別脈衝星會有周期突然變化的現象。例如，近年來PSR0833-45的脈衝週期發生過三次突然變化（見脈衝星自轉突快），PSR0531+21也有類似現象。⑨已發現的脈衝星都是銀河系內的天體，其距離在100秒差距到2萬秒差距之間。大多分佈在銀道面兩旁，有向銀道面聚集的傾向。
脈衝星的平均脈衝輪廓
脈衝星和中子星現在已普遍認為，脈衝星是有很強磁場的快速自轉著的中子星。脈衝週期對應於自轉週期。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，它的自轉逐漸變慢，這就是脈衝星週期緩慢變長的原因。利用脈衝星的週期變率的觀測值，可以計算脈衝星的能量損失速率。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（在脈衝星誕生的早期還有引力波），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還不十分清楚。觀測表明，電磁輻射具有高度的方向性，就像燈塔光束一樣，使得脈衝星自轉一週就能給出對應的脈衝圖樣。
最著名的一顆脈衝星是蟹狀星雲的中心星PSR0531+21（或NP0532），它的週期是0.0331秒，是目前已知脈衝星中週期最短的。它在射電、紅外線、可見光、X射
線等波段都發出脈衝輻射。它的目視等是17等，距離約6,300光年。蟹狀星雲的中心星據認是中國宋代記錄的超新星（1054年Taurus“客星”）爆發後的殘骸，蟹狀星雲是超新星爆發時丟擲殼層的遺蹟。脈衝星的年齡與由蟹狀星雲大小推算出的年齡相吻合，脈衝星能量損失與蟹狀星雲輻射能量的自洽，都有力地證實了這一點。
脈衝星的發現並被證認為中子星，是天體物理學和物理學的一項重大成就。這證實了三十多年前在理論上預言的、一種新型的、由超密態物質組成的恆星的存在。因此，脈衝星的發現被譽為二十世紀六十年代天文學的四大發現(脈衝星、類星體、微波背景輻射、星際分子)之一，是1974年度諾貝爾獎金的獲獎專案。