中国“天眼”是世界上最强大的脉冲星搜寻利器。截至2022年1月，已发现约500颗脉冲星。（图片由国家天文台提供）
20世纪60年代，当第一颗脉冲星CP1919被发现的时候，很多人怀疑那是外星人发来的信号——因为它太过规律，每隔1.337秒都能收到它发出的信号。如今，我们已经知道，脉冲星是自转并具有准直的辐射束的中子星。因其许多不可思议的性质，有很多潜在的应用，比如用于星际旅行的导航。现在，科学家们对脉冲星的研究仍在不断深入。
脉冲星是如何被发现的？
晴朗夜空，我们一抬头就能看到许多明亮的星星。如果认真地盯着某一颗星星看，由于地球大气湍流的折射，它会忽明忽暗，这就是我们儿歌里唱的“一闪一闪亮晶晶”。假如我们坐飞船到太空去看星星，一般来说，星星是不会“眨眼睛”的。
但宇宙总是给我们太多惊喜，太空中还真有一类特殊的“眨眼睛”的星星——脉冲星。
脉冲星被称为20世纪60年代四大发现之一。世界上第一颗被发现的脉冲星叫作CP1919，是由天文学家贝尔和她的老师休伊什共同发现的。在此之前，谁也没有见过脉冲星的信号长什么样子，以至于起初贝尔将脉冲星信号当作了人造的干扰。之后，他们重复、多次收到了这样的信号，在扣除地球自身的运动后，发现这个怪异的信号竟然具有1.337秒的周期。于是，贝尔和休伊什将这次发现发表在国际期刊上，顿时引起了强烈反响。
当时科学家们想出了三种模型来解释它：第一是密近双星的解释，两颗恒星相互绕转，当发光的一颗被遮挡时，就看不到辐射，当没有被遮挡时，就有了辐射。第二是恒星的膨胀与收缩，这也会造成我们看到的亮度变化，如果这样的过程比较稳定，那么就呈现了我们看到的周期性变化行为。第三种就是中子星模型，这个模型描述了会自转且具有准直辐射束的一类星体，如果自转稳定且辐射束刚好能扫过我们，就好像一座海上灯塔。
那么哪一个模型更好呢？随着观测的推进，人们发现了越来越多这样的周期性信号，其中有一些甚至能达到毫秒级的周期，第一和第二种模型已经不能解释这样小的周期了，只有中子星模型才能解释。在金牛座中就有一个这样的星星，它一秒中能“眨眼”33次，前人称之为蟹状星云脉冲星。从观测的角度来说，像这样具有稳定眨眼频率的星星，就可能是脉冲星。而对它的证认，还需要科学家做进一步的观测和分析。
更有趣的是，毕竟当初谁也没有看到过这样的脉冲信号，人们就以为可能是外星人发出的。但是在对数据进行仔细地分析后，并没有发现这样的多普勒效应，于是就否定了这个说法。当然，现在看来，由于脉冲星距离我们十分遥远，一个文明发出的信号在经过了这么远的路程后还能被探测到，这是不可思议的。
脉冲星有哪些神奇的特性？
在天文学家眼里，宇宙间小至地球这样的行星，大至银河系，乃至整个宇宙这样的大尺度结构，都有着鲜活的“生命”——它们都有“生老病死”。主流观点认为，当一颗超过8倍太阳质量的恒星演化到末期后，其物质会向中心坍缩，然后发生猛烈的爆炸（超新星爆炸），强大的冲击波使得物质向外弥散，并与星际介质相互作用，形成一个漂亮的“礼花”，这个过程被称为超新星爆炸，这个巨大的“礼花”就是超新星遗迹。在这“礼花”的中心，有机会诞生一颗中子星。当这颗中子星自转起来，并具有准直的辐射束时，就成为一颗脉冲星。
但遗憾的是，我们在地球上无法肉眼看到脉冲星。主要有两点原因：第一，它们在天上太弱，科学家需要借助大的望远镜才能看到它们；第二，大部分脉冲星在光学的波段并没有辐射，它们在射电波段看起来会比较强。当然，有一些特殊的脉冲星在全波段都能看到，比如年轻的蟹状星云脉冲星，但你至少要有一个大望远镜才行。
脉冲星有很多独特的特性，让天文学家们深深为之着迷。
特性一：超高的密度。大家都知道，构成世间万物的最小单位是原子，而偏偏中子星生得奇怪——主流的说法是，构成它的全是比原子更小的物质，中子。这么看来，中子星本身就是块巨大的原子核！那这样一颗星星密度有多大呢？1014g/cm3！设想一下，我们的指甲盖差不多是1cm宽，一个小指头大约就是1立方厘米，如果这里面填充的是中子星密度的物质，那么将承载1亿吨的重量。实际上，由于探测手段的局限性，人们并未真实探测到脉冲星星体的物质组成和状态。通常的做法是搜寻突破极限转速（比如1毫秒的周期）的脉冲星，如果找到了这样的亚毫秒脉冲星，说明脉冲星可能是比中子星密度更高的夸克星。同时，人们还在积极搜寻、追踪脉冲星双星系统，这样的系统可以给出脉冲星的质量，而发现的质量越高，也越有可能证明脉冲星由夸克组成。随着引力波探测技术的逐步成熟，人们越来越有可能探测到两个正在相互绕转并融合在一起的中子星。通过计算机模拟、匹配信号，可以探测清楚中子星的内部物理状态。
