信号没有直径，是无限扩大的
1967年英国剑桥大学新建了一架射电望远镜，用来观察行星际闪烁现象，以此研究射电源的性质。所谓行星际闪烁是指遥远恒星所发射的电波在通过太阳系中各行星际空间时，这些电波讯号大小产生起伏变化的现象。射电讯号起伏主要是受行星际空间的太阳风（太阳上抛射出来的带电粒子流）作用所引起的。望远镜的观测由记录仪自动记录在纸上，然后由计算机分析。但因仪器刚投入运行，为了检验它们工作是否正常，所以当时由一位叫乔斯琳·贝尔的年轻研究生进行人工分析。
1967年10月贝尔发现，仪器记录纸上有一段不易辨认的记录，它不是闪烁，也不是其他干扰，因为它出现在深，深夜时太阳是在地球背面，这时太阳风引起的闪烁非常小，贝尔感到这个现象无法解释，就去请教她的老师赫威斯（A.Hewish）。赫威斯决定对这一现象作快速记录，以便弄清这段信号的精细结构。经过一番周折终于在11月末获得了第一个快速记录结果，研究发现这段信号不是那种没有规则的跳动，而是一连串有规则的脉冲，每两个脉冲间隔周期都是1.337秒，极其稳定，极其准确。那么这种脉冲信号是从哪里发出来的呢？根据进一步的分析，这种脉冲信号既不可能是地球上某个电台发射的无线电信号，也不可能是其他星球上的“理智居民”、所谓的“小绿人”发出的无线电报。赫威斯肯定这种脉冲信号来自一种新型的天体。1968年2月英国的《自然》杂志发表了赫威斯和贝尔等5人的文章，标题就是“发现快速脉冲射电源”。这种奇妙新天体的发现，很快就轰动了全世界的天文学家与物理学家。这种脉冲射电源很快被定名为脉冲星。到1978年，人们已经在银河系内找到了300多颗脉冲星，它们的周期短到0.033秒，长到3.7秒。据估计，银河系内脉冲星的总数至少有10万颗左右。
为什么人们对脉冲星的发现如此重视呢？脉冲星的什么奇妙特性引起人们巨大的兴趣呢？这又要从晚期恒星结构说起。我们知道，恒星的能量主要来自其内部的核反应所释放的能量，当恒星稳定地燃烧其核燃料时，依靠核反应产生的辐射和热压力同它自身的引力相抗衡来维持平衡，核燃料烧完之后，恒星会不会在自身引力作用下无限制地收缩下去呢？不会，当星体收缩到一定程度，由于物质密度增高，内部物质粒子的相互靠近，会出现一种叫做电子简并压力，只要恒星质量＜1.2倍太阳质量，这种压力就能抵挡住恒星的自身引力。所谓电子的简并压力，是一种量子效应，根据泡利不相容原理，一个系统中不可能有两个电子处于完全相同的状态。又根据测不准原理，当电子处于某个状态时，它的位置确定得越准确，其动量值变化的范围就越大。当恒星晚期达到高密度状态时，其中的电子不可能处在相同的状态，它们因挤压所占的空间体积非常小，所以，每个电子的空间位置的变动范围就非常小，因而其平均动量就变得非常大，动能也很大。根据气体分子运动论，这种状态下的电子“气”的压强也极大，这种压强就是电子简并压的来历。电子简并压与恒星的自引力相抗衡，使星体处于一种新的平衡状态。这样的晚期恒星就是白矮星，它的密度可达到100千克/立方厘米以上。
1932年发现中子以后不久，前苏联物理学家朗道就猜测，既然中子和电子一样服从泡利不相容原理，那么由中子气的简并压同引力相平衡也将形成一种稳定的状态。宇宙中可能存在这种完全由中子组成的更高密度的星体——中子星。这是关于中子星的最初预言。那么，这种完全由中子组成的极高密度的中子星，在自然界中真的存在吗？它通过什么途径形成的呢？美国科学家巴德和兹维基首先提出，中子星可能是在超新星爆发过程中形成的。1934年，他们发表了一篇题为“超新星及宇宙线”的短文，全文只有400字，却对超新星爆发的全过程作了全面的推测，这些推测几乎全部为今天的天文观测所证实。所以，它是一篇科学史上不同凡响的论文，文章最后的论述是：“作为存照，我们还提出这样的观点：超新星是表示从普通恒星到中子星的过渡，所谓中子星，就是恒星的最终阶段，它完全由挤得很紧的中子构成。”1939年，物理学家还进一步建立了一个中子星的简单模型，预计这种星的质量与太阳同数量级，但体积很小，直径只有几十千米，其密度则高达每立方厘米几亿吨到几十亿吨。
30年代关于中子星的一系列科学预言，在以后几十年中却一直没有为天文观测所证实，中子星一直渺无踪影，关于中子星的预言也备受冷落。就在这种情况下，赫威斯与贝尔的发现，很快为科学界公认，1968年所发现的脉冲星不是别的，正是几乎被人遗忘了的中子星。那么，怎么知道所发现的脉冲星就是中子星呢？这主要从脉冲星发射的脉冲信号的特征，可以分析出能发射这种脉冲信号的星体必定是中子星。我们知道，中子星是由恒星坍缩而成的，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，当恒星坍缩为中子星时，尺度变小了许多倍，所以，中子星的角速度比恒星的自转角速度要大许多倍，计算表明，中子星的角速度大约为1秒左右转一周，这同观测到的脉冲星周期范围是符合的，所以，中子星是高速旋转的星体。另外，在恒星坍缩为中子星的过程中，磁场也会随星体而收缩，星体表面的磁场变得非常强。例如一个太阳大小的恒星表面磁场强度大约为102高斯，但当这个恒星收缩为半径10公里的中子星时，磁场强度可达到1012高斯。这一点已为X射线脉冲星的能谱分析得到证实。在这么强的磁场中，电子几乎沿磁场方向高速运动，从而发出的同步加速辐射与电子运动方向相同，形成一个细的射线束，一般中子星磁轴与自转轴并不重合。因此，当中子星自转时，这个细的射线束也在空中扫射，像探照灯光扫过空间一样，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，射线束在空中扫一圈。所以，脉冲信号的周期就反映了中子星的自转周期。观测表明，在一个周期内，脉冲所占的时间仅为百分之三到百分之十，其余大部分时间无信号。观测的结果与理论推测是一致的。
脉冲星的脉冲周期极其稳定，这主要是由于中子星的自转周期基本恒定。但它的周期也不是完全不变的，而是会逐渐细微地变慢，大约一天中周期加长1.5×10-13秒。从脉冲星周期的细微变化中可以推测它的年龄。在已经观测到的脉冲星周期中，蟹状星云脉冲星的周期最短，说明它是一颗比较年轻的中子星，它每天周期大约变长35毫微秒，由此可推出它的年龄为1000年左右，这与天文观测值符合得较好。而且脉冲星自转周期的细微变化，恰恰是其能量的来源。我们知道当星体在引力坍缩时，星体自转加快，这时引力能转化为转动能，当转动逐渐变慢时，能量又转化为磁场中高能电子的能量，由此获得同步辐射的能量。
中子星的表面温度约为1000万℃，中心温度高达60亿℃，是一个少有的超高温世界。中子星又是超高密度物质，密度高达1015克/厘米3。总之，中子星具有超高密度、超高温、超高压、超强磁场、超强辐射等各种“极端”物理条件。这在地球上的实验室内是无法实现的，这是一个天然的理想实验室，利用它可以研究各种极端条件下的物质性状。
脉冲星的发现并被证实为中子星，为恒星晚期演化理论提供了关键性的支持，为宇宙中物质形态多样性的观点提供了有力的证据，为现代物理学科的发展提供了新的领域及动力。这一发现的意义的确十分重大，它当之无愧地被列为20世纪60年代天文学的四大发现之一。赫威斯因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。
温馨提示：答案为网友推荐，仅供参考