脉冲星不仅是宇宙中的灯塔，还是宇宙中最精确的时钟。脉冲星发出的脉冲辐射不时地闪过人们的视线，但其最引人注目的特点是它作为宇宙中天然的高精度时钟，每亿年误差只有1秒。利用脉冲星，天文学家在上世纪七十年代首次间接地探测到了引力波，并于1993年获得与脉冲星相关的第二次诺贝尔物理学奖。
脉冲星的脉冲来源于其自转。脉冲星质量大约是1.4个太阳质量，而半径仅为10公里左右。由于质量大，半径小，外部的扰动就很难有效地改变脉冲星的自转特性。实际观测发现，脉冲星的转动非常稳定，特别是毫秒脉冲星的长期转动稳定性甚至比现在投入使用的国际原子钟组性能还要优良。这些散布在银河系中的、转动稳定的毫秒脉冲星即构成了可以通过射电天文观测，进而可以读出时间的高精密时钟。
射电天文观测如何去获得脉冲星时间的读数呢？这种技术在天文学上叫做脉冲星测时观测。首先，人们用无线电望远镜接收脉冲星的无线电信号。为了消除色散的影响，我们需要重新对齐不同频率的脉冲信号到达地球的时间。对于较亮的脉冲星，这个时候就能够像Hewish和Bell那样看到脉冲了。然而大部分脉冲星的信号实在是太弱了，即使消除了色散的影响，大部分情况下，脉冲信号还是不可见的。
接下来让脉冲信号变得明显起来的办法叫做周期折叠，即按照脉冲的周期把数据分段，然后再每段数据叠加起来。这样由于将有脉冲的地方相叠加，脉冲信号就能变得明显起来。
脉冲星自转相当稳定。对于孤立的脉冲星来说，它的自转可以通过一个很简单的多项式模型来进行描述。测量到的脉冲时间和这个多项式模型的差异很小，但是由于测量误差和其它信号的存在，这个差异并不为零。我们把这个差异叫做测时残差。
测时残差包含了额外的物理信息。凡是那些不在我们上述描述中的、会影响脉冲到达时间的其它所有物理过程都会在测时残差里留下踪迹。另外，如上述描述中的物理参数不够准确，那么这些信息也会留在测时残差里边。
脉冲星测时阵列还能够直接探测引力波。这里脉冲星被当成了标准的脉冲信号发生器来使用，其发出的脉冲信号穿过银河系的距离来到地球。如果宇宙背景中存在引力波，就会改变银河系的时空结构，从而改变信号的到达时间。
广义相对论预言，引力波是时空的涟漪，而且是横波模式。这也就是说，在垂直于波传播方向上的空间被拉伸或者压缩。同时引力波还具有一种特性，叫做无迹。这并不是说引力波不留下痕迹，而是指引力波压缩空间某个方向的时候，同时会拉伸相应的垂直方向。这样自由观测者围成的空间体积近似不变。
目前国际上有大型射电天文望远镜的国家联合起来组成了国际脉冲星测时阵列合作项目。
其中包括欧洲的EPTA，澳大利亚的PPTA，以及美国的NANOGRAV。他们分别依托欧洲5个100米级望远镜、澳大利亚Parkes望远镜、美国Green Bank和Arecibo望远镜等国际上几个口径最大的望远镜展开工作。目前，国际脉冲星测时阵列的灵敏度已经逼近了做出发现的水平，极有可能在几年之内成功地探测到纳赫兹波段的引力波。