宇宙中的灯塔——脉冲星
脉冲星是怎么被发现的？它（们）是中子星吗？产生脉冲的机制又是什么？天问专栏第二十期，带你领略宇宙中的灯塔——脉冲星的风采。
1967年，Jocelyn Bell还是剑桥大学的一名博士生。她从导师Antony Hewish那里领取了一套包含钳子、断线钳、螺丝刀等的工具包后，就把大量的时间花在了建造Mullard天文台的行星际闪烁阵列上。射电天文学家自己建造观测仪器是一个传统。在行星闪烁阵列建成以后，这个仪器开始大量地获取观测数据。在计算机还不发达的上世纪六十年代，Bell每晚都要分析将近30米的记录纸带。
那年秋天，Bell注意到：每天同一恒星时，这个阵列都会从天上的同一个位置接收到一些看似像干扰的无线电信号。如果这个信号是地面上的无线电干扰，那么干扰发生的时间需要正好补偿地球围绕太阳的公转效应。这也太离奇了！要是假设这个信号不来自于地球，而是来源于远方的天体，那么整个事情似乎要更合理一些。
到了11月份的时候，Bell和整个团队终于开始了系统地探索这个奇怪的信号。为了看清楚信号的细节，他们找来了高速纸带记录仪。这一下更令人吃惊：这些信号是间隔1.33秒的、非常有规律的脉冲信号。Hewish决定在搞清楚大致情况之前先暂时保守这个秘密。
如果这个脉冲信号是来源于太阳系之外的，那么由于地球围绕太阳公转，望远镜相对信号源的速度就会以一年为周期而变化。脉冲信号的周期由于多普勒效应也将有相应的改变。经过几个月的数据积累，他们发现，信号周期在小数点后第7位上发生了改变，并且测量到的改变量与地球围绕太阳运动引起的多普勒效应之预言完全一致。信号的来源至此确定为太阳系之外！
脉冲星的发现第一次证明了这类致密天体的存在。因为这个发现Hewish获得1974年的诺贝尔物理学奖。对于Bell来说，事情似乎没有那么公平，她并没有在获奖名单中，尽管她事后对此保持相当的低调。脉冲星领域相当多的研究者为此打抱不平。不过诺贝尔物理学奖的官方说法是因为这次奖励是鼓励无线电天文发展，而不仅仅是脉冲星。
我们已经讨论了脉冲星的可能对象，并猜测应该是中子星。可是我们目前并没有完全的证据来证明，在脉冲星内部极高的压力下，简并中子组成的中子星是必然的产物。不仅如此，真实的情况可能恰恰相反，Witten曾经猜测通过增加奇异夸克组份，能够形成更加稳定的原子核物质。
正因为如此，脉冲星里边可能是中子，可能是包含奇异夸克的重子物质，还可能是某种夸克集团。因此，对脉冲星的观测可以用于探索在极高压强下原子核物质的物理规律。原子核及重子物质相互作用的规律在物理学上被称为强相互作用。
脉冲星自身目前还有很多未解之谜，一些很基本的问题也尚未解决。然而它却是极度特殊和有用的天然实验室。在高能物理、引力物理、等离子体物理等多个方面，脉冲星都有独特的诺贝尔奖级别的应用。