毫秒脈沖星（Millisecond Pulsar）是天文學(xué)中的一個(gè)重要術(shù)語，特指那些自轉(zhuǎn)周期極短，通常在1至10毫秒范圍內(nèi)的脈沖星。這類脈沖星因其極高的旋轉(zhuǎn)速度而得名，每秒可旋轉(zhuǎn)上百次，有的甚至能達(dá)到每秒716次。它們主要在微波或X射線等電磁波頻譜的波段上被觀測到，且通常伴隨著一顆正常的伴星，從伴星處獲取物質(zhì)。 

關(guān)于毫秒脈沖星的起源，目前科學(xué)界尚無定論，但主導(dǎo)的理論認(rèn)為它們原本是周期較長的脈沖星，后通過吸積伴星物質(zhì)的方式延長或回復(fù)了自轉(zhuǎn)周期，從而演變成毫秒脈沖星。在這一過程中，低質(zhì)量X射線雙星系統(tǒng)特別受到關(guān)注，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為是脈沖星正在回復(fù)過程中的重要階段。這類散發(fā)出X射線的脈沖星，被認(rèn)為正處于被加速的階段，其活躍性正在增加。它們可能通過吸收伴星洛希瓣溢出的角動(dòng)量，使自轉(zhuǎn)速度急劇增加，最終成為被加速的中子星。

發(fā)現(xiàn)環(huán)境與統(tǒng)計(jì)

許多毫秒脈沖星是在球狀星團(tuán)內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的。球狀星團(tuán)內(nèi)恒星密度極高，有利于創(chuàng)造能引起雙星之間質(zhì)量交換的環(huán)境，從而促進(jìn)自轉(zhuǎn)中子星通過交互作用提高周期，成為毫秒脈沖星。截至2011年，科學(xué)家在球狀星團(tuán)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)了約130顆毫秒脈沖星，其中Terzan 5星團(tuán)內(nèi)有33顆，杜鵑座47星團(tuán)內(nèi)有22顆，M28和M15星團(tuán)內(nèi)則各有8顆。

轉(zhuǎn)速特性與影響因素

毫秒脈沖星的轉(zhuǎn)速之快令人驚嘆，最快者每秒可旋轉(zhuǎn)716次。按照這一速度計(jì)算，它僅需7秒鐘便能從地球到達(dá)月球。這種極高的轉(zhuǎn)速是由于墜落在其表面的來自環(huán)繞恒星的氣體使其旋轉(zhuǎn)起來，類似于落下的水讓水車旋轉(zhuǎn)的原理。然而，2012年德國科學(xué)家的一項(xiàng)研究顯示，在質(zhì)量傳遞結(jié)束后，脈沖星的磁氣圈（即其磁場捕獲帶電粒子的空間區(qū)域）將會膨脹，進(jìn)而減緩其旋轉(zhuǎn)速度。這一過程與旋轉(zhuǎn)的滑冰者伸出雙臂來減速的原理相似。如果沒有這一過程，毫秒脈沖星的運(yùn)行周期可能會變得更短，甚至不到1毫秒。

速度限制與理論預(yù)測

根據(jù)目前中子星結(jié)構(gòu)和演變的理論，科學(xué)家對脈沖星旋轉(zhuǎn)速度的極限進(jìn)行了預(yù)測。一方面，它們的自轉(zhuǎn)不能超過每秒1500轉(zhuǎn)，否則可能會因離心力過大而分裂開來。另一方面，在達(dá)到這種高速自轉(zhuǎn)之前，脈沖星會輻射出重力波，從而在被進(jìn)一步加速前抑制轉(zhuǎn)速的提高。實(shí)際上，轉(zhuǎn)速似乎已經(jīng)被抑制在每秒1000轉(zhuǎn)之內(nèi)（對應(yīng)于周期1毫秒的時(shí)間）。

經(jīng)科學(xué)測量，毫秒脈沖星作為死亡的恒星，其直徑雖僅為25千米左右，但質(zhì)量卻遠(yuǎn)超太陽。這種極端的密度和強(qiáng)大的引力場，使得它們成為研究宇宙極端物理?xiàng)l件的理想對象。

第一顆毫秒脈沖星PSR B1937+21于1982年被發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)速為每秒641轉(zhuǎn)，輻射落在無線電波段上。然而，這一頭銜僅保持了約180天便被打破。2005年發(fā)現(xiàn)的PSR J1748-2446ad是目前所知轉(zhuǎn)速最快的中子星，每秒鐘轉(zhuǎn)716次。到2006年底，尚未發(fā)現(xiàn)次毫秒脈沖星（轉(zhuǎn)速最快的是716赫茲），這暗示了重力波的輻射造成的能量損失確實(shí)對高速轉(zhuǎn)動(dòng)的中子星產(chǎn)生了剎車機(jī)制的作用。

毫秒脈沖星

盡管如此，2007年初來自羅西X射線時(shí)變探測器和國際伽瑪射線天體物理實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)卻指出中子星XTE J1739-285每秒自轉(zhuǎn)1122次。然而，由于這一結(jié)果在統(tǒng)計(jì)上的意義不大（落在3標(biāo)準(zhǔn)差之處），因此只被視為一個(gè)有趣的候選者，結(jié)果也暫時(shí)僅供參考。但重力輻射被相信是扮演著減緩自轉(zhuǎn)速率的角色，因此早先發(fā)現(xiàn)的一個(gè)轉(zhuǎn)速高達(dá)每秒599轉(zhuǎn)的X射線脈沖星IGR J00291+5934，依然是最可能產(chǎn)生重力波的第一順位候選者，在將來最有可能被偵測到重力波。因?yàn)槎鄶?shù)X射線脈沖星的轉(zhuǎn)速都只有每秒300轉(zhuǎn)左右。

最新發(fā)現(xiàn)

2012年10月25日，德國科學(xué)家報(bào)告稱在人馬座中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)運(yùn)行速度奇快的毫秒脈沖星PSR J1311-3430。這顆脈沖星每秒旋轉(zhuǎn)390次，其環(huán)繞軌道一周所需時(shí)間僅為93分鐘，是迄今發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的毫秒脈沖星。它處在一個(gè)雙星系統(tǒng)中，伴星直徑約為木星的60%，但質(zhì)量卻達(dá)到木星的8倍多。這顆脈沖星與伴星距離約為52萬公里，是地球和月球距離的約1.4倍，也是目前已知距離最近的雙星系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)為研究毫秒脈沖星的演化、雙星系統(tǒng)間的相互作用以及重力波的產(chǎn)生等提供了寶貴的數(shù)據(jù)和線索。