最后再列举一些数据具体描绘一下脉冲星的各种奇异性质。脉冲星的体积很小，一个地球里可以容纳，1000万颗这种奇妙的天体。可是别看它个儿小，长得却非常结实，它的密度高达每立方厘米几亿吨甚至几十亿吨。脉冲星上一个胡桃大小的物质，要几万艘万吨轮才能拖得动。脉冲星又是一个超高温世界，表面温度高达1000万度，中心温度更高达60亿度。脉冲星还是一个超高压世界，中心压力大约有10000亿亿亿个大气压。脉冲星的能量辐射也大得惊人，大约是太阳辐射能量的100万倍。脉冲星也是已知的具有最强磁场的天体。由此可见，脉冲星具备着超高温、超高压、超高密度、超强磁场、超强辐射等各种无法实现的“极端物理条件”，这就为研究极端条件下的物质状态提供了一个天然的理想实验室，从而大大推动了各种极端技术的研究。
正因为脉冲星的发现对于检验和发展恒星演化理论，对于极端技术研究，对于丰富人类对宇宙的认识都有着重要的意义，因而被列为20世纪60年代天文学上的四大发现之一，脉冲星的发现人也因此获得了1974年诺贝尔物理学奖金。
蟹状星云脉冲星
既然中子星是自然界中一种真实的存在，那么它是怎么形成的呢？关于这个问题巴德和茨维基也作了预言，他们认为超新星就是普通星向中子星过渡的联系环节。原来，当时的天文学家已经知道有一种称为新星爆发的天文现象。一颗似乎是普通的恒星会在几天之内亮度增加几十万倍，然后在一年左右的时间内恢复到原来的状态。但人们并不知道，这种现象实际上包括两种不同的爆发。巴德和茨维基首先认识到了这一点，他们把其中一类称为超新星，比起其他的新星，它们的光度还要亮上千倍。这种超新星是天文学上十分罕见的现象，在我们银河系中几个世纪才能观察到一次，因此天文学家只能在河外星系中来寻找超新星，当它们爆发时，一颗星的亮度就可以和整个星系相等，而且在爆发时会有大量物质被抛出，产生一个扩张的气壳，成为明亮的星云。
因此，天文学家虽然在他的一生中很可能见不到一次银河系内的超新星爆发，但是他可以设法寻找超新星爆发后的遗迹——明亮的星云，来回顾当年爆发时的景象。金牛星座中有名的蟹状星云就是他们的观测对象之一，这个星云在法国天文学家梅西叶所编的星云状天体中名列第一。在望远镜中，它形如一只横爬的螃蟹，因此而得名。早在1921年，就有人把蟹状星云的两张前后相隔12年的照片相对照，发现星云正在膨胀，后来又有人根据它的大小和膨胀速度算出这种膨胀大约开始于900年前。因此，如果蟹状星云真是超新星爆发时的遗迹，那么在900年前这里应当发生过一次银河系内的超新星爆发。
这方面的见证到哪里去找呢？1942年，有人提出，中国古代天文记录中有一个事件在时间和地点上都同这个假设的爆发相近，这就是公元1054年，在我国《宋史》上所提到的“客星”。记载是这样写的：“嘉佑元年三月，司天监言‘客星没，客去之兆也’。初，至和元年五月展出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白。凡见二十三日。”记录说明的时间是1仍4年7月4日，地点是金牛座火星附近。所谓的“客星”亮到白天都能见，持续达23天，到第3年5月才消失。天文现象的变化大多要千百万年才会显出效果，而这颗星却在以年计的时间尺度上达到极盛而后衰减，真可以算是“昙花一现”了，而且它的亮度达到了白昼都能见的程度，可见是宇宙中少见的一次超新星爆发，这样的爆发在人类的历史记载中不到10次。在我们祖国的古代典籍中，保存了世界上最丰富的古代天文记录，为验证现代天体物理的理论，认识恒星晚期演化，作出了不寻常的贡献。
现在，我们可以来大体描述一番恒星演化到晚期而发生的超新星爆发的过程了。恒星经过漫长的主序星阶段，终于耗尽了它的核燃料，核反应炉慢慢熄灭了，冷却了。这是什么意思呢？这意味着恒星内的元素差不多都变成了铁。因为铁的原子核是一种结合得最紧的核，它的能量是最低的，比它轻的原子核相互结合成铁核，就有多余的能量放出来，这就是恒星能量的来源。但是要使铁核相互结合而成为更重的原子核，却不能放出能量，反而要外加能量，所以氢变成了铁，核燃烧就告终。白矮星的主要成分就是核燃烧的“炉渣”——铁。但是2倍太阳质量的恒星因为引力强大，还会继续收缩，当它的密度继续升高时，铁核便不再是最稳定的核了，它会同电子结合而变成含中子较多的核。由于电子同核的结合，承担恒星自身引力的支柱——电子简并压也消失了。当恒星的中心密度达到1011克／厘米3时，这种压力一下子消失。在几分之一秒内，星核中的所有电子和铁核都变成了含很多中子的核或自由中子，星体失去了支撑，处于自由落下的坍缩状态。急剧的收缩又使核心密度急剧上升，这时密度的上升导致了中子简并压异军突起，使坍缩的星体面临巨大的压力而猛然停住。自由落下的巨大动能以冲击波形式向外传出，使星体达到上百亿度的高温。在如此高温和高密度下，基本粒子穿透力极强，在这样的极端条件下，它也只能走上几百米而不能逸出星体，所以坍缩释放的能量只能随中微子的扩散而转移到星的外壳中。星壳的温度上升到2000亿度之高，从而开始了爆炸性的核燃烧，放出更多的热能。由中微子携带和核燃烧产生的巨大能量使星壳变得连引力也束缚不住了，于是发生爆炸，以接近光速的速度把外壳向外炸开，膨胀的星壳的热能则转变为强烈的辐射。这辐射如此之强，在几十天以致上百天的时间内，可达到一个星系的光度。同时，大量核粒子在爆炸的冲击波中加速到极高的速度，成为宇宙射线的重要部分。超新星爆发时那种高温高密度，还为比铁重的元素的合成创造了条件。重元素在超新星的爆发事件中被“炼制”出来，并被抛撒到太空中。当新的一代恒星和行星从星际物质中脱胎而出时，这些星球上便有了从氢到铀以至更重的全部元素。可以说，没有超新星的爆发，便没有重元素生成，也就不会有我们地球上今天这样的生命发生和兴旺，所以说超新星不仅仅是一场宇宙规模的精彩焰火表演，而且是自然界在物质循环中演化发展所不可缺少的一个环节，宋史中记载的显然就是这样一个事件。它所描述的白天都能见到的耀眼光芒，正是超新星爆发时的强烈辐射，今天所见到的膨胀星云，就是爆炸中抛出的星壳。
1968年发表了脉冲星被发现的消息之后，就可以检验，巴德和茨维基的最后一项预言了，普通恒星在超新星爆炸后便形成中子星。如果脉冲星的本质真是中子星，那么在蟹状星云中，也应当有一颗脉冲星。果然，就在蟹状星云的中心附近，射电天文学家很快就发现了一个周期极短的脉冲星。它的周期只有0.033秒，是所有脉冲星中最短的一颗。过了几个星期，光学天文学家又发现星云中心附近有一颗星发出的可见光也有0.033秒的周期变化，显然它们就是同一颗星。到此，30多年前的预言被全部证实了。
脉冲星的辐射
我们现在来详细看一看，中子星是如何发射脉冲的。中子星是恒星坍缩而成的，根据角动量守恒定律，恒星坍缩过程中角动量是不会改变的，但中子星的尺度比原来恒星要小许多倍，所以它的角速度将会比原来恒星自转角速度大许多倍。计算证明中子星的角速度应为1秒左右转1周，这同观测到的脉冲星周期范围是一致的。在恒星坍缩为中子星的过程中，磁场也会随星体而收缩，星体表面处的磁场强度将大大升高。我们知道恒星表面的磁场强度为几高斯(1高斯=10-4特斯拉)到1万高斯不等，如果1个太阳大小的恒星表面磁场强度为100高斯，当它收缩为半径10千米的中子星时，磁场强度将达到1012高斯，那么大的场强度比我们地球上所能产生的最高磁场强度要大100万倍。根据对X射线脉冲星能谱的分析得到证实，它们也是中子星。例如：武仙座X-1是一个X射线脉冲星，其表面磁场据分析应达到5×1012高斯。电子在磁场中将按螺旋线前进，同时发出同步加速辐射。这种辐射是沿电子轨道发射的有很强方向性的一种非热致辐射。在磁场达到1012高斯这么大的中子星上，电子的螺旋轨道几乎被磁场拉直了，电子几乎是沿磁力线高速运动。在磁场最强的两极处，电子则沿磁力线呈射束向远处喷射，它们所产生的同步加速辐射也是在此方向上射出而形成一个细射束。一般的中子星磁轴是不同自转轴重合的，因而当中子星自转时，这个细射束像探照灯一样扫过空间。当它扫过我们的望远镜时，便形成一个脉冲信号，中子星转一周，射束也在空中扫一圈，因而脉冲信号的周期也就反映了中子星的自转周期。观察发现，在一个周期的时间内，脉冲只占3％～10％的长度，其余大部分时间无信号，这说明并不是整个星都有发射。脉冲星的发射除了这种短周期的规律性外，还有长周期的变化。例如：有的脉冲星有60天的周期性变化，这可以用中子星自转轴的“进动”来解释，也就是说中子星的轴会像陀螺的轴一样，在空中快速地画一个圈，因此它的射束与我们视线的倾角会发生变化，从而造成了这种长周期的强度变化。
脉冲星的脉冲周期以其高度稳定性着称，它来源于中子星自转的稳定性，但它们并不是十全十美的钟，而是在逐渐慢下来，当然这种减慢是很不明显的，只有非常精密的测量才能揭示这一点。例如：有的脉冲星每天的周期只加长1.5×10-13秒！
既然脉冲星的自转在变慢，那么从它的周期长度也可以推测它的年龄。蟹状星云脉冲星的周期是最短的，说明它是一颗十分年轻的中子星，它的周期每天增加35毫微秒，由此可以算出它的年龄是1000年左右，同其他方法的结果是接近的。顺便指出，船帆座中有一颗脉冲星，周期是0.089秒，仅次于蟹状星云脉冲星，年龄也较长，约10000年左右。它的可见光发射已经变得很弱了，周围的星云也显得很大，它离我们比蟹状星云近4倍多。可惜10000年前人类还没有记录，否则的话，他们将告诉我们当时的景像——天空中出现一颗满月一样明亮的星！
别看脉冲星的自转周期变化是那么细微，却是脉冲星辐射能量的来源。中子星内已停止了核反应，它的辐射能量从哪里来呢？当星体在引力作用下坍缩时，星体自转加快，原来的引力能就转化为星的转动能。当这种转动逐渐慢下来时，能量又转化为磁场中的高能电子，同步加速辐射的能量就是这样来的。至于转动能具体是如何转化为电子的能量的，目前还没有统一的看法，一般认为这与中子星周围存在着极高的磁场有密切的关系。但不管以什么方式转化，根据计算，自转减慢放出的能量，确实能够维持实际观测到的脉冲星辐射。
中子星的构造
脉冲星自转除了逐渐的减慢之外，至少在一部分脉冲星中还观察到突然性的加快。例如：1969年9月在那颗船帆座脉冲星中发现的，它的自转频率突然增大了1％。对于周期准确性达到10亿分之一以上的脉冲星，这个变化可以算是一场轩然大波了，此变化好比是给急转的陀螺加了一鞭似的，使它突然加快了许多。它是怎么发生的呢？有一种意见认为，这是“星震”造成的，星震就是中子星的外壳发生突然的断裂和变形。计算表明，船帆座脉冲星的直径只要改变1厘米，就足以造成观测到的频率增大现象。正像地震波的探测可以告诉我们地球内部的情报一样，这种星震造成的转动加速也能告诉我们许多中子星内部的状况。
