中子星是上一篇文章中詳細描述的一種中子星（來自脈動射電源），它是一種高度磁化的旋轉中子星，從其磁極發射電磁輻射束。 只有當發射的光束指向地球時才能觀察到這種輻射（類似於只有當光指向觀察者的方向時才能看到燈塔），並導致發射的脈衝出現。 中子星非常密集，自轉周期短而有規律。 對於單個脈衝星，這導致了非常精確的脈衝間隔，範圍從毫秒到秒。 脈衝星是超高能宇宙射線源的候選者之一。
錢德拉的X射線望遠鏡和WISE紅外望遠鏡對脈衝星PSR B1509的觀測 58.
脈衝星的週期使它們成為天文學家非常有用的工具。 對雙中子星系統中脈衝星的觀測被用來間接證實引力輻射的存在。 2024年，第一顆太陽系外行星在脈衝星PSR B1257+12周圍被發現。 2024年，某些型別的脈衝星被探測到，它們的計時精度超過了原子鐘。
脈衝星的“燈塔”效應示意圖，其中脈衝訊號只能在特定方向上接收。
導致脈衝星形成的事件始於大質量恆星的核心在超新星爆炸期間被壓縮並坍縮成中子星。 中子星保留了大部分角動量，並且由於它的半徑僅為其前一顆恆星的一小部分（因此它的轉動慣量急劇減小），因此它以非常高的旋轉速度形成。 輻射束沿著脈衝星的磁軸發射，脈衝星隨著中子星的旋轉而旋轉。 脈衝星的磁軸決定了電磁束的方向，磁軸不一定與其旋轉軸相同。 這種錯位導致中子星每次旋轉時都能看到一束光，導致其外觀具有“脈衝”性質。
脈衝星示意圖。 中間的球體代表中子星，曲線代表磁力線，突出的錐體代表發射束，綠線代表恆星的旋轉軸。
在旋轉驅動的脈衝星中，光束是中子星旋轉能量的結果，中子星通過非常強的磁場的運動產生電場，引起質子和電子在恆星表面的加速，並產生從磁場兩極發射的電磁束。 Nicer對PSR J0030+0451的觀測表明，這兩束光束都來自位於南極的熱點，並且恆星上可能有兩個以上的熱點。 隨著電磁功率的發射，這種旋轉會隨著時間的推移而減慢。 當脈衝星的自轉週期足夠減慢時，射電脈衝星機制被認為會關閉（所謂的“死亡線”）。 這種關閉似乎發生在大約1000萬到1億年後，這意味著在136億年內在宇宙中誕生的所有中子星中，約有99%不再脈動。
蟹狀星雲的光學X射線合成影象，脈衝星周圍星雲中的同步輻射，由中心脈衝星的磁場和粒子提供動力。
儘管人們普遍認為脈衝星是快速旋轉的中子星，但馬克斯·蒲朗克地外物理研究所的維爾納·貝克爾（Werner Becker）在2024年表示，“即使經過近四十年的研究，脈衝星如何發射輻射的理論仍處於起步階段。 ”
脈衝星的發現使天文學家能夠研究以前從未觀察到的東西：中子星。 這樣的物體是唯一可以觀察到物質在核密度下的行為的地方（儘管不是直接的）。 此外，毫秒脈衝星還可以在強引力場條件下測試廣義相對論。 以下是一些具體的應用場景：
1.星圖：脈衝星地圖包含在兩個先驅者的金屬板和旅行者號的黃金記錄中。 它們顯示了太陽相對於14顆脈衝星的位置，這些脈衝星通過其電磁脈衝的獨特時間來識別，因此我們在空間和時間中的位置可以通過潛在的外星智慧型來計算。 由於脈衝星發出非常規則的無線電波脈衝，因此它們的無線電傳輸不需要每天校正。 此外，脈衝星定位可用於獨立建立太空飛行器導航系統或與衛星導航相結合。
太陽與銀河系中心的相對位置，以及14顆脈衝星及其週期，都顯示在Vanguard探測器的金屬板上。
2.Pulsar 導航：基於X射線脈衝星的導航和授時（XN**）或簡稱脈衝星導航是一種導航技術，它使用脈衝星發出的週期性X射線訊號來確定飛機的位置，例如深空太空飛行器。 使用XN**的車輛將接收到的X射線訊號與已知脈衝星頻率和位置的資料庫進行比較。 與 GPS 類似，這種比較允許車輛準確計算其位置（5 公里）。 與無線電波相比，使用X射線訊號的優勢在於X射線望遠鏡可以做得更小更輕。 據報道，2024年進行了實驗演示。
3.精密時鐘：一般來說，脈衝星發射的規律性無法與原子鐘的穩定性相提並論。 它們仍可用作外部參考。 例如，J0437 4715 的句點為 0005757451936712637 秒，誤差為 17×10−17 s。這種穩定性允許毫秒脈衝星用於建立星曆時間或構建脈衝星時鐘。 定時雜訊是所有脈衝星中觀察到的旋轉不規則性的名稱。 這種定時雜訊可以通過脈衝頻率或相位的隨機漂移來觀察。 目前尚不清楚定時雜訊是否與脈衝星毛刺有關。 根據 2023 年發表的一項研究，在脈衝星中觀察到的定時雜訊被認為是由背景引力波引起的，也可能是由脈衝星內部（與超流體或湍流的存在有關）和外部（由於磁層活動）的隨機波動引起的。
4.星際介質探測器：脈衝星輻射在到達地球之前穿過星際介質（ISM）。 ISM 和 H II 區域的暖 （8000 K） 電離成分中的自由電子主要以兩種方式影響輻射。 由此產生的脈衝星輻射變化為ISM本身提供了重要的探針。
此外，ISM中的密度不均勻性會導致脈衝星發射的無線電波散射。 由此產生的無線電波閃爍 - 與地球大氣密度變化引起的可見光中的恆星閃爍相同 - 可用於重建有關ISM中小尺度變化的資訊。 由於許多脈衝星的速度很高（高達每秒數百公里），單個脈衝星可以快速掃瞄ISM系統，導致閃爍模式在幾分鐘的時間尺度上發生變化。 這些密度不均勻的確切原因仍然是乙個懸而未決的問題，可能的解釋包括湍流和電流片。
5.時空探測器：脈衝星圍繞銀河系中心的超大質量黑洞SGR A*在彎曲的時空中執行，可以在強場態下充當引力探測器。 [60]脈衝的到達時間受到狹義相對論和廣義相對論都卜勒頻移的影響，以及無線電波穿過黑洞周圍強烈彎曲時空的複雜路徑。 為了用現有的儀器測量廣義相對論的影響，需要發現軌道週期小於10年左右的脈衝星[60] 這種脈衝星的軌道距離是sgr a* 001 個或更少。 搜尋工作正在進行中;目前，已知有五顆脈衝星位於SGR A*的100 PC內。
6.時空探測器：脈衝星圍繞銀河系中心的超大質量黑洞SGR A*（天鵝座A）在彎曲的時空中執行，可以在強場態下充當引力探測器。 脈衝的到達時間受到狹義相對論和廣義相對論都卜勒頻移的影響，以及無線電波通過黑洞周圍強烈彎曲時空的複雜路徑。 為了用現有的儀器測量廣義相對論的影響，需要發現軌道週期小於10年左右的脈衝星這種脈衝星的軌道距離為 sgr a* 001 個或更少。 搜尋工作正在進行中;目前，已知有五顆脈衝星位於SGR A*的100 PC內。
7.引力波探測器：目前有三個國際組織使用脈衝星來尋找引力波。 在歐洲，有歐洲脈衝星定時陣列（EPTA）;澳大利亞有帕克斯脈衝星定時陣列（PPTA）;加拿大和美國擁有北美納赫茲引力波天文台（NANOGR**），它們共同構成了國際脈衝星定時陣列（IPTA）。 來自毫秒脈衝星（MSP）的脈衝被用作銀河系時鐘系統。 時鐘的干擾可以在地球上測量。 來自傳遞引力波的擾動將在整個脈衝星群中具有特定的特徵，因此可以被探測到。
費公尺伽馬射線太空望遠鏡探測到的伽馬射線脈衝星。
喬斯林·貝爾（Jocelyn Bell）最初觀察了第一顆脈衝星的訊號，這是她幫助建造的新委託的射電望遠鏡，同時分析了2024年8月6日記錄的資料。 最初，她的主管和望遠鏡開發人員安東尼·休維什（Antony Hewish）將其視為無線電干擾，並且訊號總是以相同的赤緯和赤經出現，這一事實很快排除了地面**的可能性。 1967 年 11 月 28 日，Bell 和 Heush 使用快速條形圖記錄器將訊號解析為一系列脈衝，每個脈衝 1337 秒，均勻間隔一次。 以前從未觀察到過這種性質的天體。 12月21日，貝爾發現了第二顆脈衝星，駁斥了這些脈衝星可能是外星智慧型向地球發射訊號的猜測。
喬斯林·貝爾（Jocelyn Bell）首次鑑定脈衝星證據的示意圖，在劍橋大學圖書館展出。
小約瑟夫·胡頓·泰勒，1974Russell Hulse首次在雙星系統中發現了一顆脈衝星，PSR B1913+16。 脈衝星圍繞另一顆中子星執行，軌道週期僅為8小時。 根據愛因斯坦的廣義相對論**，這個系統應該發出強烈的引力輻射，導致軌道在失去軌道能量時收縮。 對脈衝星的觀測很快證實了這一點，為引力波的存在提供了第乙個證據。 截至2024年，對這顆脈衝星的觀測仍然符合廣義相對論。 2024年，泰勒和赫爾斯因發現脈衝星而獲得諾貝爾物理學獎。
第一顆射電脈衝星CP 1919（現在稱為PSR B1919+21）於2024年被發現，脈衝週期為1337 秒，脈衝寬度為 004 秒。
第一顆雙脈衝星PSR 1913+16的軌道正在衰變，這是由於引力輻射以廣義相對論的精確速率發射**。
最亮的射電脈衝星，帆脈衝星。
第一顆毫秒脈衝星，PSR B1937+21
最亮毫秒脈衝星，PSR J0437 4715
第一顆X射線脈衝星CEN X-3
第一顆吸積毫秒X射線脈衝星，SAX J18084−3658
第一顆有行星的脈衝星，PSR B1257+12
第一顆在小行星影響下觀測到的脈衝星：PSR J0738 4042
第乙個雙脈衝星雙星系統，PSR J0737 3039
週期最短的脈衝星是PSR J1748 2446AD，週期約為00014 秒或大約 14 毫秒（每秒 716 次）。
週期最長的中子星脈衝星PSR J0901-4046的週期為759 秒。
週期最長的脈衝星是1182秒，也是僅有的兩顆已知的白矮星脈衝星之一，天蠍座AR。
第一顆白矮星脈衝星，AE Aquarii。
週期最穩定的脈衝星，PSR J0437 4715
第一顆具有2恆星質量的毫秒脈衝星，PSR J0337+1715
PSR J1841 0500，停止脈衝 580 天。 已知僅有的兩顆脈衝星之一停止了脈衝超過幾分鐘。
PSR B1931+24，乙個週期。 它脈衝約一周，停止脈動約乙個月。 [66]已知僅有的兩顆脈衝星之一停止了脈衝超過幾分鐘。
swift j0243.6+6124 最強磁脈衝星， 16×10^13 g.
PSR J0952-0607 最重脈衝星 235±0.17 m☉。
PSR J1903+0327，一件約2件一顆15毫秒的脈衝星，發現於乙個高度偏心的雙星系統中，有一顆類似太陽的恆星。
PSR J2007+2722 是 408赫茲孤脈衝星是志願者根據2024年2月收集的資料發現的第一顆脈衝星，並由分布式計算專案einstein@home分析。
PSR J1311 3430是第一顆由伽馬射線脈動發現的毫秒脈衝星，也是軌道週期最短的雙星系統的一部分。