7．脉冲星的新贡献

自1967年秋第一颗射电脉冲星被发现以来，由于观测技术的改进，不断有新的脉冲星被发现，至1993年，已发现的脉冲星达558颗之多。脉冲星的品种也逐渐增多，例如，有射电脉冲双星、毫秒脉冲星、球状星团脉冲星等，它们除了对于中子星的存在提供越来越多的证据外，它们对于研究星际空间的性质如等离子体和磁场提供了宝贵的资料；辐射脉冲的性质对于发射机制模型、超强磁场及高能等离子体物理学提出新的线索和限制；它们对于超密态物质结构提出新的启示；它们为广义相对论提供了新的验证等等。这里，我们仅谈谈对于广义相对论的验证及Υ射线爆。

1975年，泰勒和赫尔斯首先发现了射电脉冲星PSR1913+16，观测证明它是双星之一，其伴星也是一颗致密星（例如白矮星、中子星或黑洞）。这个由两颗致密星构成的双星系统，是检验广义相对论引力理论的极理想的系统：它们有相当强的引力场和较高的轨道速度（近于光速的1/1000），由于两颗星都是致密星，两者之间没有物质交换等不稳定因素的干扰。既然是双星，除自转外还有公转。根据脉冲测量，可以精确地测定出其自转和公转的周期以及它们对时间的变化率。由于磁偶极辐射等损失，使中子星转动能减小，自转周期变长；按照广义相对论，这样的致密双星系统有引力波辐射，使双星系统的公转周期变短，引力波辐射使PSR1913+16的轨道周期变短速率的理论值为2.6×10^-12，即每转一周，轨道周期减原来数值的万亿分之二点六。该脉冲星发现后17年的观测结果是3.2×10^-12，观测值与理论预言值在量级上完全相同，有效数字上的误差在20%以内，符合得相当好。在广义相对论的引力波理论提出60年后，脉冲星为其提供了第一个间接的验证。

广义相对论在1915年由爱因斯坦建立以来，已经在引力红移、光线偏转、水星近日点的反常进动以及雷达回波的延迟等仅有的几个关键性天文观测和实验中得到检验，但这都属于在太阳附近的弱引力场效应；而检验广义相对论的另一个重要方面就是引力波效应。因此，物理学界高度评价了射电脉冲双星的引力波辐射的间接观测实验，认为这是20世纪最重大的物理实验之一。脉冲双星PSR1913+16的发现者泰勒和赫尔斯因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。在不到20年的时间内，有关脉冲星的两项发现都获得了诺贝尔物理学奖。由此可以看出，脉冲星对于天文学和物理学的重大作用。

与发现脉冲星差不多同时，在1967年进行核爆炸监测时，无意中发现了来自宇宙空间的Υ射线突然增强的现象，称为Υ射线爆。至今已发现了大量的射线爆，并积累了大量的数据资料。然而，Υ射线爆究竟是怎样产生的？Υ射线爆的源是近在眼前还是远在天边？一直还是一个谜，这一问题已成为90年代天体物理领域最令人瞩目的课题之一。由于Υ射线爆的上升时间非常短，一般在毫秒级，甚至在亚毫秒级，这样短的时标表明其尺度一定很小，当在几十千米以下，所以现在一般认为Υ射线爆的源也是中子星。

对脉冲星的观测和研究还将不断地给我们提供许多关于极端条件下物理世界的知识，启发着人们去探索地球上还未发现的、新颖的物理现象和自然规律。