自轉速度最快的星體是脈沖星。脈沖星，就是旋轉的中子星。脈沖星是在1967年首次被發(fā)現(xiàn)的。當時，還是一名女研究生的貝爾，發(fā)現(xiàn)狐貍星座有一顆星會發(fā)出一種周期性的電波。經(jīng)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(fā)出電磁脈沖信號，就把它命名為脈沖星。脈沖星（Pulsar），又稱波霎，是中子星的一種，為會周期性發(fā)射脈沖信號的星體，直徑大多為10千米左右，自轉極快。下面就跟360常識網(wǎng)一起具體看看自轉速度最快的星體等相關內(nèi)容。
定義
脈沖星（Pulsar），又稱波霎，是中子星的一種，為會周期性發(fā)射脈沖信號的星體，直徑大多為10千米左右，自轉極快。
人們最早認為恒星是永遠不變的。而大多數(shù)恒星的變化過程是如此的漫長，人們也根本覺察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平靜。后來人們發(fā)現(xiàn)，有些恒星也很“調(diào)皮”，變化多端。于是，就給那些喜歡變化的恒星起了個專門的名字，叫“變星”。
脈沖星發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)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(fā)電報聯(lián)系。據(jù)說，第一顆脈沖星就曾被叫做“小綠人一號”。
經(jīng)過幾位天文學家一年的努力，終于證實，脈沖星就是正在快速自轉的中子星。而且，正是由于它的快速自轉而發(fā)出射電脈沖。蟹狀星云脈沖星的X射線/可見光波段合成圖像。
正如地球有磁場一樣，恒星也有磁場；也正如地球在自轉一樣，恒星也都在自轉著；還跟地球一樣，恒星的磁場方向不一定跟自轉軸在同一直線上。這樣，每當恒星自轉一周，它的磁場就會在空間劃一個圓，而且可能掃過地球一次。
那么豈不是所有恒星都能發(fā)脈沖了？其實不然，要發(fā)出像脈沖星那樣的射電信號，需要很強的磁場。而只有體積越小、質量越大的恒星，它的磁場才越強。而中子星正是這樣高密度的恒星。
另一方面，當恒星體積越大、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。而脈沖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，才可能扮演脈沖星的角色。
特性
脈沖星發(fā)射射電脈沖
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(tài)度。
直到脈沖星被發(fā)現(xiàn)后，經(jīng)過計算，它的脈沖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，脈沖星的發(fā)現(xiàn)，被稱為二十世紀六十年代的四大天文學重要發(fā)現(xiàn)之一。
脈沖星是20世紀60年代天文的四大發(fā)現(xiàn)之一。至今，脈沖星已被我們找到了不少于1620多顆，并且已得知它們就是高速自轉著的中子星。
脈沖星有個奇異的特性——短而穩(wěn)定的脈沖周期。所謂脈沖就是像人的脈搏一樣，一下一下出現(xiàn)短促的無線電訊號，如貝爾發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星，每兩脈沖間隔時間是1.337秒，其他脈沖還有短到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）。那么，這樣有規(guī)則的脈沖究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？
天文學家已經(jīng)探測、研究得出結論，脈沖的形成是由于脈沖星的高速自轉。那為什么自轉能形成脈沖呢？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(guī)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(xù)地一明一滅。脈沖星也是一樣，當它每自轉一周，我們就接收到一次它輻射的電磁波，于是就形成一斷一續(xù)的脈沖。脈沖這種現(xiàn)象，也就叫“燈塔效應”。脈沖的周期其實就是脈沖星的自轉周期。
然而燈塔的光只能從窗口射出來，是不是說脈沖星也只能從某個“窗口”射出來呢？正是這樣，脈沖星就是中子星，而中子星與其他星體（如太陽）發(fā)光不一樣，太陽表面到處發(fā)亮，中子星則只有兩個相對著的小區(qū)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。這是什么原因呢？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(qū)出來，這兩磁極區(qū)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(guī)則的脈沖信號。
燈塔模型是現(xiàn)在最為流行的脈沖星模型。另一種磁場震蕩模型還沒有被普遍接受。脈沖星是高速自轉的中子星，但并不是所有的中子星都是脈沖星。因為當中子星的輻射束不掃過地球時，我們就接收不到脈沖信號，此時中子星就不表現(xiàn)為脈沖星了。
脈沖星的一般符號是PSR。例如，第一個脈沖星就記為PSR1919+21。1919表示這個脈沖星的赤經(jīng)是19小時19分;+21表示脈沖星的赤緯是北緯21度。
雙脈沖星PSRJ0737-3039A/B的發(fā)現(xiàn)，讓人們欣喜若狂。它是由兩個脈沖星形成的雙星系統(tǒng)。能夠發(fā)現(xiàn)雙脈沖星系統(tǒng)，確實是非常幸運的事情。對PSRJ0737-3039A進行計算以后，科學家預言它的脈沖輪廓形狀會發(fā)生較快的演化，甚至預言在2020年左右，它的光束會由于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，預期的脈沖輪廓形狀根本就沒有發(fā)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，脈沖星的燈塔模型似乎存在著問題。
脈沖原因
盡管還沒有十分有力的證據(jù)，但是全世界的脈沖星專家都相信，脈沖星并非或明或暗地閃爍發(fā)光，而是發(fā)射出恒定的能量流。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(fā)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沖星的信號。這樣一來，恒流的光束就變成了脈沖光。
幾乎所有的專家都相信上述這種燈塔模型。但是也有“離經(jīng)叛道”的不同意見被提了出來。新的觀點認為脈沖星的發(fā)光不是源自它的磁極，而是來自它的周圍。同時認為，脈沖星發(fā)出脈沖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(xiàn)了極高的感生電場。這個感生電場的峰值出現(xiàn)在磁場過零點附近，并且加速帶電粒子使其發(fā)出同步輻射。這就可以解釋脈沖信號的產(chǎn)生機理。
磁場振蕩模型的優(yōu)點在于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于如下疑問：星體的磁場真的能那么快地翻轉嗎？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(fā)光嗎？
脈沖信號的輻射，曾經(jīng)被認為是中子星的極端磁場的特有行為。但是后來人們發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)了非常相似的脈沖輻射，而這些星體的磁場都很低（數(shù)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(shù)的脈沖星可以在射電波段被觀測到。少數(shù)的脈沖星也能在可見光、X射線甚至γ射線波段內(nèi)被觀測到，例如著名的蟹狀脈沖星就可以在射電到γ射線的各個波段內(nèi)被觀測到。
發(fā)現(xiàn)
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(fā)現(xiàn)了一些有規(guī)律的脈沖信號，它們的周期十分穩(wěn)定，為1.337秒。起初她以為這是外星人“小綠人（LGM）”發(fā)來的信號，但在接下來不到半年的時間里，又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個這樣的脈沖信號。后來人們確認這是一類新的天體，并把它命名為脈沖星(Pulsar，又稱波霎)。脈沖星與類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子一道，并稱為20世紀60年代天文學“四大發(fā)現(xiàn)”。安東尼·休伊什教授本人也因脈沖星的發(fā)現(xiàn)而榮獲1974年的諾貝爾物理學獎，盡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(guī)律的信號，并據(jù)此制成了特殊的機器。但第一次確定乘坐機器與外星智慧聯(lián)系的人選時，卻沒有選她。這段情節(jié)被認為是影射了貝爾小姐沒有獲得諾貝爾獎的事情。
15歲女生發(fā)現(xiàn)新脈沖星
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(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一個新脈沖星。Shay Bloxton，15歲，參與了一個讓學生分析射電望遠鏡數(shù)據(jù)的項目，于2009年10月15日發(fā)現(xiàn)了一個可能是脈沖星的天體。她和NRAO天文臺的天文學家在一個月后再次觀察了該天體，證實它確實是一顆脈沖星。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臺和西維吉尼亞大學的聯(lián)合項目。科學家首次發(fā)現(xiàn)脈沖星是在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(fā)現(xiàn)了一個類似脈沖星的天體。
特征
錐形掃射1968年有人提出脈沖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(fā)出同步輻射，形成與中子星一起轉動的射電波束。由于中子星的自轉軸和磁軸一般并不重合，每當射電波束掃過地球時，就接收到一個脈沖。
恒星在演化末期，缺乏繼續(xù)燃燒所需要的核反應原料，內(nèi)部輻射壓降低，由于其自身的引力作用逐漸坍縮。質量不夠大(約數(shù)倍太陽質量)的恒星坍縮后依靠電子簡并壓力與引力相抗衡，成為白矮星，而在質量比這還大的恒星里面，電子被壓入原子核，形成中子，這時候恒星依靠中子的簡并壓與引力保持平衡，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。由于恒星在坍縮的時候角動量守恒，坍縮成半徑很小的中子星后自轉速度往往非�？臁Ｓ忠驗楹阈谴艌龅拇泡S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(fā)射出來，形成圓錐形的輻射區(qū)。
此外在持脈沖星便是中子星的證據(jù)中，其中一個便是我們在蟹狀星云（M1；原天關客星，SN 1054）確實也發(fā)現(xiàn)了一個周期約0.033s的波霎。
脈沖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，以致于信號周期的精確度能夠超過原子鐘。而從脈沖星的周期就可以推測出其年齡的大小，周期越短的脈沖星越年輕。
脈沖星的特征除高速自轉外，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。由于脈沖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沖。到1999年，已發(fā)現(xiàn)1000顆脈沖星。
毫秒脈沖星（Millisecond pulsar）
20世紀80年代，由發(fā)現(xiàn)了一類所謂的毫秒脈沖星，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，但是很難將脈沖分辨出來。研究發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星并不年輕，這就對傳統(tǒng)的“周期越短越年輕”的理論提出了挑戰(zhàn)。進一步的研究發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星與密近雙星有關。
著名的脈沖星
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星：PSR1919+21，也就是上文貝爾小姐發(fā)現(xiàn)的那顆脈沖星，位于狐貍座方向，周期為1.33730119227秒。
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖雙星：PSR B1913+16
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆毫秒脈沖星：PSR B1937+21
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆帶有行星系統(tǒng)的脈沖星：PSR B1257+12
人類發(fā)現(xiàn)的第一顆雙脈沖星系統(tǒng)：PSRJ0737－3039
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