4．脉冲星就是旋转的中子星

1932年，物理学家在实验中发现中子以后不久，前苏联物理学家朗道就猜测，既然中子和电子一样服从泡利不相容原理，那么中子气体的简并压同引力平衡也将形成一种稳定的状态。这是关于中子星的最早预言。1934年，美国的巴德和茨维基根据天文观测指出，“超新星代表了普通恒星向中子星的过渡阶段，中子星在其最后阶段是由紧挤在一起的中子组成的”。这样，他们把中子星同超新星联系起来，正式提出了中子星的假设。1939年，奥本海默等人对中子星的结构作了详细计算。根据这些预言，中子星的直径只有几十千米，质量却比太阳还要大一些。这样的天体密度比白矮星又高1亿倍以上，白矮星的密度已经使人惊叹不已，中子星这样高密度的天体更是难以想象了。所以在那些预言发表以后的几十年间，很少有人认真对待它们，甚至当作异想天开的物理游戏，渐渐被科学界遗忘了。但是事隔30年之后，中子星的预言却戏剧般得到了证实。

1967年，英国剑桥大学天文学家研制了一台探测极微弱讯号的射电望远镜，想要探测射电星际闪烁。星际闪烁同我们平常所说的星星“眨眼”现象有点类似，当星光通过地球的大气时，由于大气中的不均匀起伏现象，使我们看起来星星发出的光一闪一闪的，似乎在“眨眼睛”。同样，天体的射电辐射波通过不均匀的星际电离气体以后也会形成射电闪烁现象，而且射电闪烁比星光闪烁更为强烈。闪烁与射电源的视角大小有关，对于达到一定大小视角的射电源，这种闪烁就观测不到了。这是因为对于足够大尺度的射电源，各部分的闪烁不一致，结果互相抵消了。这样一来，是否能观测到射电闪烁，倒成了射电源尺度大小的一个观测依据，它可以把角度很小的类星体同一般的射电源区别开来。剑桥大学新建的望远镜原来就是为此目的而建造的。为观测射电闪烁，射电望远镜被设计得能观测迅速变化的射电讯号，于是也很适合观测迅速变化的脉冲信号。

射电望远镜工作不到1个月，进行观测的女研究生贝尔就看到一组起伏特别强烈，很像是周期性反复出现的讯号。它不像是预想的星际闪烁，倒像是地面的干扰，因为在射电观测中，有时一辆汽车或摩托车路过也会出现这类讯号。但后来讯号的反复出现排斥了是地面偶然干扰的可能。贝尔把这事告诉了指导教师休伊什，他们作了进一步的观测和分析，发现讯号是一连串的脉冲，每个脉冲持续约0.016秒，脉冲周期为1.337秒，且脉冲讯号同其他射电源以同样的速度和方向通过天线，它和恒星的运动相同，每天提前4分钟出现，很明显，讯号来自太阳系之外。那么，是外星人发来的信号吗？在某一类幻想小说中，外星人的肤色是绿色的，人们曾把它称为“小绿人”，是“小绿人”在试探和我们地球人取得联系？多么令人兴奋的猜想！休伊什他们分析，如果信号果真是“小绿人”发出的，他们应当居住在某个行星上，行星绕“太阳”运动，应该引起脉冲间隔时间的变化，然而没有观测到这种变化。后来，又发现另外有三个源也会发出类似的脉冲讯号，于是“小绿人”的假说只得靠边了，因为不能设想，天上相距如此遥远的四个地方的“小绿人”会约好了在同样的频段上，在同样一段时间里给我们地球打信号。于是，他们确认脉冲讯号来自太阳系外的天体，后来人们将这种发射脉冲讯号的天体称为脉冲星。

脉冲星是如何发出如此快速而又稳定的脉冲讯号，或者说脉冲星究竟是什么样的天体？第一，天体上的周期性过程无非是三种：天体的公转、天体自身的脉动和天体的自转。天体的公转在考虑“小绿人”这种可能性时已被排除；后来的精密测量又排除了脉动的可能性；因而观测到的周期脉冲只可能是天体的自转造成的。第二，天体的尺度应当很小，否则的话，天体上距我们不等的各个点发出的脉冲会相互重迭而使我们无法分辨出一个个的脉冲。根据观测到的脉冲宽度是16毫秒，可以定出天体的发射区尺度小于3000km，这样小的尺度看来只能是白矮星或中子星。而脉冲的周期是一秒的数量级，说明星体要在一秒多一点的时间内自转一周。计算表明，白矮星在这样疯狂的转速下早就被扯得粉碎了，于是结论只有一个——这种被人们称为“脉冲星”的天体就是快速自转着的中子星！

到1993年，人们已经找到500多颗脉冲星。它们的周期短到10毫秒以下，长到3.7秒。新的观测事实进一步证明了它们都是自转着的中子星。这一结果对于近代天体物理学的发展产生了不可估量的影响，脉冲星的发现，成了60年代天文学和天体物理学的四大发现之一。由于这一重大发现，休伊什获得了1974年诺贝尔物理学奖。

30年代一项不引人注意的甚至受到嘲笑的理论预言，到60年代竟得到了光辉的证实，这显示了一个正确理论的巨大威力，它给人们的启示是深刻的。