PSR B1937+21是一顆位於狐狸座的脈衝星，離人類歷史上發現的第一顆脈衝星PSR B1919+21僅有數度的距離。
基本介紹
命名規則,發現過程,天文數據,研究歷史,實際套用,
命名規則
PSR B1937+21的命名是根據脈衝星的命名規則而定的：PSR是脈衝星英文pulsar的縮寫，1937是指該脈衝星位於赤經19 37 ，+21是指其位於赤緯+21°，B意味著赤經赤緯值是歸算到曆元1950年的值。PSR B1937+21是在1982年由美國天文物理學家唐納德·貝克和他的合作者所發現的。
發現過程
歷史上發現的首顆脈衝星PSR B1919+21是在1967年由劍橋大學卡文迪許實驗室的研究生喬絲琳·貝爾和她的導師安東尼·休伊什發現的。在脈衝星被發現後不久，弗朗科·帕西尼和托馬斯·戈爾德兩人獨立地指出脈衝星就是快速自轉的中子星，是10倍以上太陽質量的恆星死亡時發生超新星爆炸的產物。脈衝星輻射出的電磁波是由位於其周圍高速旋轉的磁場中的電漿相互作用所引起。這種相互作用引起脈衝星的燈塔效應，即輻射只能沿著磁軸方向，從兩個磁極區輻射出來。由於中子星的自轉軸和磁軸一般並不重合，每當射電波束掃過地球時，就接收到一個脈衝。
20世紀70年代末，射電源4C21.53引起射電天文學家的注意，因為它具有異常高的行星際閃爍。行星際閃爍意味著附近有緻密的射電源，這表示4C21.53可能就是一個超新星遺蹟。但羅塞爾·赫爾斯和約瑟夫·泰勒在1974年利用阿雷西博天文台的射電望遠鏡進行巡天時曾經觀測過這個天區，並沒有發現和4C21.53有關的脈衝星。由於沒有人能估計到脈衝星的自轉周期可能短至毫秒級，因次之後的一些研究小組對這個射電源進行反覆觀測也始終無法找到相應的脈衝星。於是科學家提出了一系列對4C21.53出現閃爍的新解釋，其中有一種解釋是4C21.53可能對應一種新類型的天體。
自從1967年英國女科學家喬林斯·貝爾發現第一顆脈衝星以來，這一領域已經變得死氣沉沉。該領域的一項里程碑式發現出現在1974年，當時羅素·哈爾斯(Russell Hulse)和約瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)發現了一對正在相互繞轉並逐漸彼此接近的脈衝星。在這一過程中，這兩顆脈衝星的能量必定正在不斷以引力波的形式發生散失，引力波是時空中的漣漪。
這兩人進行的測量時迄今人類所獲得有關引力波存在的最清晰證據，從而證明了愛因斯坦在其廣義相對論中所作出的預言。1993年，由於在這方面做出的開創性工作，這兩位物理學家被授予諾貝爾獎。庫卡尼表示：“那是這個領域的巔峰時期。但在那之後，這個領域僅剩下的唯一可做的事情似乎就是發現更多的脈衝星而已了。到了1982年，有一種感覺就是，似乎關於脈衝星的一切都已經被搞清楚了。”
直到庫卡尼發現首顆毫秒脈衝星，這種死氣沉沉的局面才終於被打破。自那以後，天文學家們又找到了大約300顆屬於這一類別的脈衝星。他們認為僅在銀河系中就有超過2萬顆毫秒脈衝星，另外還有數量大致相同的常規脈衝星——聽上去似乎數量不少，但相比銀河系內動輒數以千億計的恆星數量，這類神秘天體的數量實際上是極其稀少的。庫卡尼發現的脈衝星PSR B1937+21一直保持著自轉速度最快天體的記錄直到2006年。就在1982年，與當年發現首顆毫秒脈衝星時的庫卡尼一樣還是研究生身份的傑森·赫塞爾斯(Jason Hessels)發現了一顆編號為Terzan 5ad的脈衝星，這是一顆非常暗弱的脈衝星，但其自轉速度高達每秒716圈。
美國天文物理學家唐納德·貝克和他的合作者在1982年意識到這可能和射電源隱藏的脈衝星自轉速度快，超過了儀器接收和測量的敏感度有關。貝克利用阿雷西博射電望遠鏡和新研製的消色散能力很強的接收機，在觀測時不斷調整接收機的時間常數，其中包括對極短脈衝周期敏感的常數。他們最初的計畫時是先將儀器調到對轉速500赫茲以下敏感的波段尋找，如果是這樣的話，每秒自轉642次的PSR B1937+21將不會這么快就被發現。當時貝克的學生史瑞·庫卡尼簡化了程式，直接採用0.4毫秒周期的波段，這樣的話可以尋找到轉速最快為2500赫茲的脈衝星。 1982年11月，貝克宣布尋找到4C21.53對應的脈衝星，它的自轉周期為1.558毫秒，遠遠超過天文學家之前構想的脈衝星自轉極限。
天文數據
PSR B1937+21屬於毫秒脈衝星，為中子星的一種，自轉周期為6.22毫秒，質量上限為地球1000倍。
研究歷史
1999年，沃斯贊指出PSR B1937+21發出的脈衝波周期有細微的差別，之前日本人Tokio Fukushima通過分析也相同的結論，這可能是由圍繞它旋轉的矮行星引起的。經過計算可知，一個類似穀神星大小的矮行星在距離這顆脈衝星2.71天文單位可引起這樣的效應，但仍然需要更多的觀察數據對這種假設進行驗證。
實際套用
在PSR B1937+21自轉速度高達每秒716圈的高速和巨大的質量下，毫秒脈衝星將具備巨大的角動量，因此它們的自轉速度將很難慢下來。這就讓它們在漫長的時間裡能夠一直保持近乎不變的自轉周期。當毫秒脈衝星最早被發現時，它們的自轉周期精度幾乎可以與地球上最精確的原子鐘相媲美。目前在荷蘭阿姆斯特丹大學擔任教職的赫塞爾斯表示，時至今日，最新一代的原子鐘的計時精度已經超過了脈衝星，但如果放在更長的時間尺度下，比如數十年的時間裡去比較，那么毫秒脈衝星的計時精度仍然可以達到與最新的原子鐘不相上下的地步。
即便經過數十億年之後，毫秒脈衝星的自轉周期也只會延長几個毫秒而已，但由於天文學家們能夠精確測定其減速速率，因此他們就可以扣除減速效應的影響並繼續將它們用作精確的計時工具。
