老式收音机调到两个电台之间，会听到规律的哒哒声，那是电源干扰。1967 年，剑桥的射电望远镜记录到一种更规整的脉冲，间隔 1.337 秒，稳定得不像自然产物。研究组半开玩笑地把它标成「小绿人」。几个月后，更多同类源在天球各处被发现，方向分布均匀——这个玩笑很快就结束了，因为人造信号不会撒满整个天空。
脉冲星是高速自转、强磁场的中子星，周期从约 1.4 毫秒到几秒。蟹状星云脉冲星周期 33.1 毫秒，周期变率约 4×10⁻¹³ s/s，自转能损约 5×10³¹ W，恰好与星云的总辐射相当。灯塔模型的核心是「辐射束随自转扫过视线」，这一几何被偏振和能量收支同时检验过。
周期太稳，稳到排除了恒星振动
最初有人猜是恒星脉动。但白矮星的脉动周期在分钟量级，而 1.337 秒对应的天体尺度小得多。
用周期与密度的关系反推，能容纳这个频率的天体半径只有几十公里，密度却要达到核物质水平。中子星恰好符合。
更关键的是稳定性。几十年的观测里，脉冲到达时刻的偏差可以小到微秒量级，这要求一个几乎刚性的钟。恒星振动做不到，自转可以。
偏振位置角的扫过，画出了辐射束的几何
射电脉冲的偏振方向不是固定的。在一个脉冲之内，偏振位置角会平滑地扫过一段角度，形状像一条 S 形曲线。
如果辐射来自磁极附近的一束锥形辐射，随着星体自转，这束辐射扫过视线，偏振方向就会按几何关系变化。观测到的曲线与这个模型吻合。
这是灯塔模型最直接的一张「几何照片」。它不是靠亮度变化推出来的，而是靠偏振方向随相位的变化，把磁轴与自转轴的夹角约束住了。
蟹状星云的能量账，只有自转能付得起
蟹状星云是一千年前那次超新星的遗迹，总辐射功率约 5×10³¹ W。星云在膨胀，气体在发光，这些都要能量。
星云里没有那么多热的恒星可烧。唯一的候选是中心那颗脉冲星：它的自转能在以同样的量级流失，误差范围内可以对上。
这笔账还有第二重验证。脉冲星周期在缓慢变长，变慢的速率正好对应自转能损。磁偶极辐射模型预言制动指数接近 3，实测值在这个值附近。
灯塔模型也有解释不了的地方
射电辐射究竟产生在什么高度，至今没有定论。有模型放在磁极附近的几十公里处，也有模型放到几千公里外的等离体流中。
2019 年，NICER 通过 X 射线脉冲轮廓反演了部分脉冲星表面的热点分布，结果与最简单的偶极场图像不符。磁场可能更复杂，或者热点并不在磁极。
还有一些源会突然停止脉冲，几个月后又恢复。这类「间歇脉冲星」提示辐射区可能被等离子体遮住，具体机制仍在讨论。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 蟹状脉冲星周期 | 33.1 ms | 射电与 X 射线观测 |
| 蟹状脉冲星周期变率 | 约 4×10⁻¹³ s/s | 长期计时 |
| 自转能损 | 约 5×10³¹ W | 由周期与变率计算 |
| 表面磁场 | 约 10⁸ T | 磁偶极估算 |
| 已知最短周期 | 约 1.4 ms | 毫秒脉冲星观测 |
| 蟹状星云总辐射 | 约 5×10³¹ W | 多波段观测估算 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
不会。自转变慢、电压降不足时，电子-正电子对无法产生，射电束会熄灭，进入「死亡」状态。
它们大多经历过吸积。伴星把物质送到中子星表面，角动量随之转移，把自转加速到毫秒量级。
不是。只有当辐射束扫过地球方向时才看得到脉冲，束没扫到就只是一个安静的 X 射线源。
延伸阅读
- Hewish, A. et al. 1968, Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source, Nature 217, 709
- Lyne, A. & Graham-Smith, F., Pulsar Astronomy, Cambridge University Press
- NASA NICER 任务页（nasa.gov）