中子星又稱脈沖星和脈沖星，是恒星在演化末期由於引力坍縮而發生超新星爆炸後可能成為的少數目的地之壹。當恒星核心的氫在核聚變反應中耗盡，完全轉化為鐵時，就無法從核聚變中獲得能量。沒有熱輻射壓力支撐的外圍物質會在引力的牽引下迅速墜向核心，可能導致殼層的動能轉化為熱能，發生超新星的爆炸，或者整顆恒星根據局部恒星質量的不同被壓縮成白矮星、中子星甚至黑洞。當白矮星被壓縮成中子星時，恒星被嚴重壓縮，以至於其組成物質中的電子被合並成質子，轉換成中子。直徑只有十公裏左右，但是頂立方厘米的物質可以重達十億噸，旋轉速度極快。因為它的磁軸和旋轉軸不重合，磁場旋轉產生的無線電波可能以閃爍的方式傳到地球，所以也翻譯為波爆發。
中子星又稱脈沖星，是除黑洞外密度最大的恒星。像黑洞壹樣，它們也是20世紀60年代最重要的發現之壹。
那是八月，1967。劍橋射電天文臺的女研究生貝爾註意到混亂的記錄紙帶上出現了奇怪的“幹擾”信號。經過反復研究，她成功認證了地球每1.33秒接收壹次極有規律的脈沖。得知這個驚人的消息，她的導師hewish懷疑這可能是外星人“小綠人”發來的莫爾斯電碼，他們可能在向地球打招呼。然而，進壹步的測量表明，這個天體發出的脈沖的頻率精確得令人難以置信，而且沒有明顯的豐富的代碼信息。接下來，貝爾又找到了另外三個類似的來源，於是排除了外星信號，因為三個“小綠人”不可能同時向地球不同方向發射穩定的頻率信號。經過仔細研究，Bell和hewish於1968年2月在英國《自然》雜誌上聯合報道了壹個新天體——脈沖星的發現，並認為脈沖星是物理學家預言的超致密奇異天體，半徑約為10公裏，其密度相當於將整個太陽壓縮到北京市區，因此具有超強引力場。乒乓球大小的脈沖星物質相當於地球上壹座山的重量。這是20世紀激動人心的重要發現，為人類探索自然開辟了新的領域，對現代物理學的發展產生了深遠的影響，成為20世紀60年代天文學四大發現之壹。
[編輯此段]中子星的發現
1967年，天文學家意外收到壹個奇怪的無線電波。這種無線電波每1-2秒發射壹次，就像人的脈搏壹樣。人們壹度將其視為宇宙人的召喚，引起轟動。後來，英國科學家hewish終於弄清楚，這種奇怪的電波最初來自壹種以前不為人知的特殊恒星，即脈沖星。這壹新發現為他贏得了1974的諾貝爾獎。到目前為止，已經發現了300多顆脈沖星，它們都在銀河系中。蟹狀星雲的中心有壹顆脈沖星。
脈沖星是20世紀60年代四大天文發現之壹(另外三個是類星體、星際有機分子和宇宙3K微波輻射)。因為它不斷發出無線電脈沖，而且兩個脈沖之間的間隔(脈沖周期)非常穩定，精度可以和原子鐘媲美。各種脈沖星的周期不同，從長4.3秒到短0.3秒不等。
脈沖星是快速旋轉的中子星。中子星很小，壹般直徑只有10公裏，但質量和太陽差不多。質量下限是0.1個太陽，質量上限是3.2(根據愛因斯坦的廣義相對論，可以達到這個水平)。它們是密度高於白矮星的超致密恒星。
中子星的前身壹般是質量大於太陽的恒星。爆炸和坍塌過程中產生的巨大壓力極大地改變了它的物質結構。在這種情況下，不僅原子的外殼被壓碎，原子核也被壓碎。原子核中的質子和中子被擠壓出來，質子和電子被擠壓在壹起，結合成中子。最後，所有的中子聚集在壹起形成中子星。很顯然，中子星的密度，即使是由原子核組成的白矮星，也無法與之相比。在中子星上，每立方厘米的物質重量為654.38+0億噸。
當恒星收縮成中子星時，其自轉會加速，達到每秒幾轉到幾十轉。同時，收縮使中子星成為壹個非常強大的“磁鐵”，這個“磁鐵”在它的某壹部分發出電波。當它快速旋轉時，它像燈塔上的探照燈壹樣有規律地不斷向地球發射電波。當發射無線電波的部分對著地球時，我們接收到無線電波；當這部分隨著恒星的旋轉而偏轉時，我們就收不到無線電波了。因此，我們接收到的無線電波是斷斷續續的。這種現象也被稱為“燈塔效應”。
中子星質量極大。壹個中子火柴盒大小的物質需要96000個機車來拉！所以中子星的質量是不可忽略的。
中子星的能量輻射是太陽的654.38+0萬倍。按照世界用電現狀，如果把它壹秒鐘輻射的能量全部轉化成電能，對我們地球來說，夠用幾十億年。
中子星不是恒星的最終狀態，它還要進壹步演化。由於溫度高，能量消耗快，壽命只有幾億年。當它的能量耗盡時，中子星就會變成壹顆沒有光的黑矮星。
[編輯此段]脈沖星的特性
脈沖星作為壹種快速旋轉的中子星，有很多獨特的性質，讓我們大開眼界。因為它們永遠無法在地球實驗室中實現，這樣我們才能更深入地了解恒星的壹些本質。總而言之，這些屬性是:
(1)脈沖星都很小，小得驚人。它的典型直徑只有10公裏，也就是說，壹顆小中子星的“腰圍”只有30多公裏，相當於壹輛汽車以1小時的普通速度行駛的距離。但是，這麽小的明星卻有這麽多極端的身體條件，太神奇了！
(2)脈搏周期很短，幾乎不可想象。觀測到的最長脈沖周期只有4.3秒，最短約2毫秒，即千分之二秒。換句話說，脈沖星自轉速度非常快，從4.3秒到1秒到500次！發射脈沖的持續時間約為其周期的1/10至1/100。近年來，許多毫秒脈沖星被發現。未來會發現脈沖周期更短或更長的脈沖星嗎？現在還不好說。
(3)密度驚人。密度壹般用1立方厘米的克數表示。水的密度是每立方厘米1克，鐵是7.9克，汞是13.6克。如果我們從脈沖星中去掉1立方厘米的物質，它的重量可以超過10億噸，甚至可以達到10億噸。假設我們地球的密度達到了這個驚人的程度，那麽它的平均直徑就不是12740公裏，而是100米以下。
(4)溫度出奇的高。據估計，脈沖星的表面溫度可達654.38+00萬度，中心高出數百萬倍，例如達到60億度。我們對比太陽，可以有壹個稍微具體的概念:太陽表面溫度不到6000攝氏度，越往深處溫度越高，中心溫度大約是15萬攝氏度。
(5)壓力大得驚人。我們地球中心的氣壓約為300萬個大氣壓，是標準大氣壓1的300多萬倍。據信脈沖星的中心壓力可達1000億個大氣壓，比地心壓力強3萬億倍，比太陽中心強3億倍。
(6)極強的輻射。太陽無時無刻不在向四周輻射驚人的能量，而其中只有22億到達地球。即便如此，我們人類還是受益匪淺。脈沖星的輻射能量平均是太陽的幾百萬倍。
(7)特別強的磁場。在地球上，地球磁極的磁場強度最大，但也只有0.7高斯(高斯是磁場強度的單位)。太陽黑子的磁場極強，約1000 ~ 4000高斯。而絕大多數脈沖星極區的磁場強度高達654.38+0000億高斯，甚至20萬億高斯。
脈沖星是我們銀河系中的天體，通常距離我們幾千光年，最遠的大約是55000光年。據壹些學者估計，銀河系的脈沖星總數至少應該有20萬顆。到20世紀80年代末，發現的數量還不到估計數量的千分之五。今後觀測和研究的任務還很艱巨。
脈沖星是二三十年才發現的。盡管如此，它為科學家們提供了非常豐富和罕見的觀測數據，為促進天體演化研究和極端條件下物質的物理過程和變化規律研究做出了貢獻。同時，也向這壹新興領域的人們提出了壹系列問題和難解之謎。
[編輯此段]天文信息
2007年3月20日光明。com-光明日報:歐洲航天局的科學家近日宣布，他們在強大的“積分”天文望遠鏡的幫助下，發現了迄今為止最快的中子星，每秒鐘旋轉1122次，比地球自轉快1億倍。
最先觀測到這顆恒星的西班牙天文學家庫凱爾(Kukerle)表示，這顆代號為J1739-285的中子星早在1999年就已經被發現，但其旋轉速度是最近才通過望遠鏡計算出來的。
這顆中子星直徑約為10公裏，但質量接近太陽，密度驚人，達到每立方厘米65438+1億噸。其巨大的引力不斷從附近恒星捕獲大量熱氣體，不斷誘發熱核爆炸。
天文學家正是通過這壹現象發現了它。以前中子星自轉的記錄是每秒716轉，星速壹般是每秒270-715轉。700轉曾經被認為是天體自轉的極限。按照現在的物理學理論，如果旋轉速度超過這個極限，恒星就會被強大的離心力摧毀或者變成黑洞。但最新發現否定了這壹觀點。
理論上每秒1122轉不是自轉極限，大中子星的自轉速度可能高達3000轉。令天文學家不解的是，為什麽天體在高速自轉的強大離心力下會不斷收縮，而自身的物質卻不會丟失。
但是，榮譽的歸屬存在爭議。1974諾貝爾物理學獎只戴在導師赫維什頭上，完全無視學生貝爾的貢獻，輿論壹片嘩然。英國著名天文學家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報》上發表了演講。他認為貝爾應該與赫維什分享諾貝爾獎，並批評諾貝爾獎委員會頒獎前的調查。他甚至認為這件事是諾貝爾獎歷史上的醜聞和性別歧視案件。霍伊爾也認為貝爾的發現非常重要，但她的導師卻將這壹發現隱瞞了半年，這在客觀上是壹種盜竊。甚至有學者指出“貝爾小姐的傑出發現讓她的導師赫維什獲得了諾貝爾物理學獎”。著名天文學家曼徹斯特和泰勒寫的《脈沖星》壹書的扉頁上寫著:“獻給喬斯林·貝爾，沒有她的聰明和堅持，我們無法得到脈沖星的喜悅。”
從脈沖星真正發現者的爭論，到諾貝爾獎委員會的質疑，已經過去40年了。40年後的今天，它再次成為人們關註的話題。回過頭來看，赫維什作為導師獲得諾貝爾獎無可厚非，可惜貝爾失去了榮譽。如果沒有貝爾對“幹涉”信號的細致調查，他們可能會錯過脈沖星的發現。如果把諾獎競賽比作科學奧林匹克運動會，那麽40年前的“評委”顯然吹響了“黑哨”，或者至少是誤判，玷汙了諾獎的科學公正和權威。
近日，貝爾訪問北京期間，筆者與她聊起脈沖星的發現經歷，以及她對諾貝爾獎的看法。她說，在脈沖星被發現後不久，她就被迫離開了劍橋大學。她沈默了壹會兒，直言不諱地說，在20世紀60年代，科學機構中普遍存在忽視學生貢獻的傾向，尤其是女學生。導師往往會冒充“上級領導”，為自己竊取學生的成績，然後試圖把學生踢走。但在1993年，兩位美國天文學家因發現脈沖星雙星獲得諾貝爾獎時，諾貝爾獎委員會格外小心，邀請貝爾出席頒獎儀式，算是壹種補償。從65438到0968，離開劍橋後，她和hewish停止了合作。直到上世紀80年代，他們才在壹次國際會議上相遇並握手。自從發現脈沖星以來，除了諾貝爾獎，她還獲得了十幾個世界級的科學獎項，成為科學大使。
中子星和黑洞是宇宙中密度和引力最強的兩個神秘天體。光是中子星就夠不可思議的了，但是有必要再加壹個黑洞。它是宇宙中的死亡陷阱和無底深淵，任何東西都無法擺脫它強大的引力，包括光。在它附近，今天所有的物理定律似乎都不適用。
我們知道，當壹顆恒星結束了漫長的生命，中小質量的恒星會變成白矮星，大質量和超大質量的恒星會導致超新星爆發。超新星爆炸後恒星如何演化將取決於剩余核心的質量。印度天體物理學家錢德拉塞卡在20世紀30年代末發現，當留下的原子核質量達到太陽的1.4倍時，其引力將大到足以壓縮原子核中的原子，達到電子和質子結合成中子的程度。這時的星核就變成了中子星，其密度相當於把壹個半太陽的質量塞進了壹個直徑約24公裏的核心。
這是壹顆表面溫度超過120萬度，直徑只有28公裏的單顆中子星。(HST)
壹顆以200倍音速高速運動的中子星，距離地球約200光年。30萬年後會對地球有輕微影響。(HST)
漂浮在星系中的單個恒星級黑洞會引起引力透鏡現象，使其背後的恒星產生兩個圖像。(HST)
在NGC6251中心的塵埃盤中可能存在壹個發出強烈紫外線輻射的巨型黑洞。(HST)
橢圓星系NGC7052中心的塵埃盤可能存在壹個質量是太陽3億倍的超級黑洞。(HST)
人馬座A(NGC5128)星系中心的塵埃盤包含壹個巨大的超級黑洞。(HST)
[編輯此段]中子星的特征
中子星的表面溫度約為100萬度，它們輻射χ射線、γ射線和可見光。中子星具有非常強的磁場，這使得它們沿著磁極方向發射出波束狀的無線電波(電波)。中子星旋轉速度非常快，達到每秒幾百轉。中子星的磁極通常與極點不壹致，所以如果中子星的磁極正好對著地球，那麽隨著旋轉，中子星發出的射電束就會像旋轉的燈塔壹樣壹次又壹次掃過地球，形成射電脈沖。人們也稱這樣的天體為“脈沖星”。
超新星爆發後，如果星核的質量超過太陽的兩三倍，就會繼續坍縮，最後變成壹個密度無限大的無限小的奇點，從人們的視線中消失。在這個奇點周圍是壹個無法返回的區域。這個區域的邊界稱為“視界”或“事件視界”，這個區域的半徑稱為“史瓦西半徑”。任何進入這個區域的物質，包括光，都逃不出這個奇點的巨大引力。他們就像掉進了深淵，再也回不來了。
天文學家稱這種由恒星死亡形成的天體為恒星黑洞。壹般認為宇宙中的大多數黑洞都是由恒星坍縮形成的。此外，在許多恒星系統的中心也存在壹個超大質量黑洞，比如類星體星系的中心。在宇宙早期，可能存在過許多微型黑洞(原始黑洞)。這些黑洞非常小，質量相當於壹座山。
雖然黑洞本身是不可見的，但至少可以用兩種方法探測到它。當黑洞吸引塵埃、氣體或恒星時，其強大的引力會將這些物質撕成原子粒子，沿著螺旋線從黑洞的邊緣向中心下落，速度會越來越快，直至達到每秒900多公裏。當物體被黑洞吞噬後，由於相互碰撞，溫度會上升到幾百萬度，會發出X射線和γ射線。在宇宙中，只有黑洞才能在密集的軌道中將物體加速到如此高的速度；只有黑洞會以這種方式發出χ射線和γ射線。
任何物質或輻射到達黑洞的邊緣，永遠消失在它的視界之外。在黑洞奇點附近，任何現有的物理定律都不適用。黑洞的奇點完全不同於我們現在所知道的宇宙中所有的物質狀態。到目前為止，還沒有科學的方法來測量黑洞。現在我們說發現了壹個黑洞，這是通過間接的手段計算出來的。
中子星的壹個粒子有654.38+0億噸。