PSR B1937+21 是一颗位于狐狸座的脉冲星，离人类历史上发现的第一颗脉冲星PSR B1919+21仅有数度的距离。这颗不同寻常的毫秒脉冲星自转周期要远远小于天文学家之前估计的脉冲星自转最低极限，无法用已有的理论来解释它的特性，使得人们知道处于双星系统脉冲星可以通过吸积其伴星的物质而使自身的转速不断加快。PSR B1937+21以及之后发现的毫秒脉冲星自转周期都非常稳定（减慢的速率非常慢），可以和原子钟相媲美。PSR B1937+21有一个不寻常的特性，它是少数几颗可以偶然发射出强脉冲的脉冲星中的一颗，这是目前观察到的最明亮的无线电波。PSR B1937+21的这些特点，以及发现过程的未预见性，为脉冲星的相关研究开启了新的窗口。
背景
历史上发现的首颗脉冲星PSR B1919+21是在1967年由剑桥大学卡文迪许实验室的研究生乔丝琳·贝尔和她的导师安东尼·休伊什发现的。在脉冲星被发现后不久，弗朗科·帕西尼和托马斯·戈尔德两人独立地指出脉冲星就是快速自转的中子星，是10倍以上太阳质量的恒星死亡时发生超新星爆炸的产物。。脉冲星辐射出的电磁波是由位于其周围高速旋转的磁场中的等离子体相互作用所引起。这种相互作用引起脉冲星的灯塔效应，即辐射只能沿着磁轴方向，从两个磁极区辐射出来。行星际闪烁意味着附近有致密的射电源，这表示4C21.53可能就是一个超新星遗迹。由于没有人能估计到脉冲星的自转周期可能短至毫秒级，因次之后的一些研究小组对这个射电源进行反复观测也始终无法找到相应的脉冲星。于是科学家提出了一系列对4C21.53出现闪烁的新解释，其中有一种解释是4C21.53可能对应一种新类型的天体。
美国天文物理学家唐纳德·贝克和他的合作者在1982年意识到这可能和射电源隐藏的脉冲星自转速度快，超过了仪器接收和测量的敏感度有关。贝克利用阿雷西博射电望远镜和新研制的消色散能力很强的接收机，在观测时不断调整接收机的时间常数，其中包括对极短脉冲周期敏感的常数。他们最初的计划时是先将仪器调到对转速500赫兹以下敏感的波段寻找，如果是这样的话，每秒自转642次的PSR B1937+21将不会这么快就被发现。当时贝克的学生史瑞·库卡尼简化了程序，直接采用0.4毫秒周期的波段，这样的话可以寻找到转速最快为2500赫兹的脉冲星，其具体数值取决于采用哪个中子星状态方程，不同的方程算出的脉冲星自转最快极限值不同，但都在0.3至1毫秒之间，即频率为1000-3000赫兹。可能有一些机制如重力波等阻止脉冲星的自转到达这个极限，但后来更精确的观测值为每秒减慢1.05秒，十分接近拉达克里希南等人提出的理论值。目前PSR B1937+21的年龄确定为2.29年，这个年龄和目前的观测资料相符合。
脉冲
在PSR B1937+21的一个旋转周期可以观察到两个峰值，即脉冲和中间脉冲，相距接近180°。而到2006年，在超过1500颗已知超新星中也只发现11颗超新星会发射出大强度的脉冲信号。在PSR B1937+21被发现不久，天文学家就发现它偶尔会发射大强度的脉冲，但由于受到仪器限制，再加上旋转脉冲星旋转速度快，无法观测到这些大强度脉冲单一脉冲信号，这个问题直至20世纪90年代才被解决。近期对这些大强度的脉冲信号的研究发现，它们可以在脉冲和中介脉冲的后沿产生，而且这些强脉冲的持续时间比脉冲星普通脉冲的持续时间要短，只持续10纳秒。除了在无线电波段外，PSR B1937+21在X射线波段也可以观测到脉冲信号，也探测有脉冲和中介脉冲两个脉冲峰值 。1999年，沃斯赞指出PSR B1937+21发出的脉冲波周期有细微的差别，之前日本人Tokio Fukushima通过分析也相同的结论，这可能是由围绕它旋转的矮行星引起的。经过计算可知，一个类似谷神星大小的矮行星在距离这颗脉冲星2.71天文单位可引起这样的效应，但仍然需要更多的观察数据对这种假设进行验证。
重要性
在2006年每秒自转716次的PSR J1748-2446ad被发现之前，PSR B1937+21一直保持自转最快中子星的头衔。直至2010年，PSR B19371+21依然是已知自转第二快的中子星。这个结果是建立在观测的敏感脉冲周期比发现PSR B1937+21时增大20倍，磁场范围增大100倍的基础上。
做为第一颗被发现的毫秒脉冲星，PSR B1937+21为探究脉冲星、中子星，甚至是解决引力波问题提供了新的“实验室”。例如，毫秒脉冲星快速旋转所需要的高密度和原子核密度相近，通过观测可以知道在如此高密度条件下物质的活动情况。 这种稳定性可以和现在最好的原子钟相媲美，因此可以用来当做建立星历的一种工具。
PSR B1937+21的发现促使世界各大无线电观测站对脉冲星进行广泛的调查，以寻找被遗漏的脉冲星，从而重新振兴了当时被很多人认为已经“垂死的”脉冲星天文学。
参考资料
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