---
title: "Jocelyn Bell 没有丢掉的规则脉冲"
description: "记录纸上的一小片杂痕，怎样变成一种新恒星？"
canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/astronomy-gravity/hewish-bell-pulsar/"
language: "zh-CN"
page_type: "story"
alternate_languages:
  en: "https://sandboxphysics.com/stories/astronomy-gravity/hewish-bell-pulsar/"
last_modified: "2026-10-24"
---

[从射电信号中辨认天体](https://sandboxphysics.com/zh/stories/astronomy-gravity/#radio)

天文 · 宇宙学 · 引力

# Jocelyn Bell 没有丢掉的规则脉冲

Sandbox Physics · 2026-10-24

记录纸上的一小片杂痕，怎样变成一种新恒星？

1. 留意记录纸上反复出现的杂痕
2. 用快记录器分开脉冲
3. 确认它随恒星经过天空
4. 比较不同频率的到达延迟
5. 找到更多源，检验恒星解释

这条信号不像巡天要找的随机闪烁。规则的节拍和固定的天空位置，让它值得继续追踪。

## 它不像巡天要找的闪烁

1967 年，剑桥研究生 Jocelyn Bell——后来大家熟悉的 Jocelyn Bell Burnell——正在检查新射电望远镜吐出的记录纸。她跟随 Antony Hewish 做研究，原本要找紧致射电源快速、随机的闪烁。可一小片杂痕反复回来，样子总不太对。她继续追查，最终用更快的记录器分出了约一点三三七秒一次的脉冲。

这台望远镜由架在田野上方的一大片天线和电线组成。地球自转时，天空从阵列视野里经过，仪器便能监看很大一片天区。它为快速闪烁设计的响应，也让意外出现的短脉冲留下了痕迹。

一条奇怪信号当然还称不上新天体。接收机也会听到电器和发射台的干扰。Bell 先认出它似曾相识，再翻回旧记录，确认它真的反复出现在同一片天空。

来源：[4] [5] [1]

## 快记录器把每一声滴答分开了

在普通巡天记录上，短时间内几次亮度变化可能挤成一团。让纸走快一些，信号就在时间轴上展开。团队从十一月起系统观察，看见一串串重复脉冲，间隔稳得惊人。

最初的快记录里，单个脉冲持续约零点三秒，相邻脉冲间隔约一点三三七秒。脉冲有多宽、多久来一次，是两回事。记录器若把过长时间内的信号混在一起，中间的空隙便会消失，规则节拍也会重新挤成一团。

每秒左右一声滴答，听起来像钟；奇怪的是，天空中竟有东西打得出这么快的节拍。体积巨大的普通恒星，来不及这样迅速地整体膨胀、收缩。信号把问题指向了更小、更特别的天体。

还得同时看两种时间：一次次脉冲相隔多久，以及每天几点能看到这个源。后者跟着恒星走。同一天区在日常钟表上会每天提前约四分钟经过，因为地球既在自转，也在绕太阳移动。

固定的天空方向让附近发射台的解释越来越勉强。再用另一台望远镜和不同设备检查，便能继续分辨信号究竟来自哪里。规则的节拍提供了线索，固定的方向又补上一条。

来源：[1] [5]

## 低频脉冲来得更晚

脉冲还带着路途留下的痕迹：频率越低，到达越晚。恒星之间有稀疏的自由电子，会拖慢无线电波，低频受影响更大。这种随频率改变的延迟叫色散。

色散把信号同沿途物质联系起来。团队把它与天空位置、脉冲时间一起比较，判断源可能在哪里。一台接收机里的周期电噪声很常见；来自固定方向、跨频率又有规律延迟的脉冲，需要更具体的解释。

1968 年二月发表的发现论文署名为 Hewish、Bell、Pilkington、Scott 和 Collins。四月的后续论文又介绍了更多源。不同方向、不同节拍的源接连出现，大家逐渐面对的是一类自然天体。

来源：[1] [2]

## 旋转的光束解释了节拍

发现论文还在讨论白矮星或中子星等致密天体，脉冲怎样产生尚未定论。中子星是大质量恒星留下的压缩残骸，把接近恒星的质量塞进直径几十千米的身体里，能比普通恒星转得快得多。

Gold 在 1968 年五月提出旋转中子星的解释：强磁场附近的辐射形成扫过空间的光束，像灯塔一样。光束每扫过地球一次，我们便收到一个脉冲。恒星转得平稳，接收到的亮度仍可以忽然升起、忽然落下。

这样，一声脉冲就是光束扫到我们的一次事件。若光束始终避开地球，同类天体也可能不出现在射电脉冲星巡天里。我们能看到哪些成员，还取决于观察方向。

来源：[3] [4]

## 从发现者到天文时钟

1974 年诺奖授予 Ryle 和 Hewish，分别强调孔径合成与发现脉冲星中的关键作用。Bell Burnell 没有获奖。讲清授奖名单时，也应讲清谁先认出、追踪了那条信号，以及发现论文的完整作者。

起初令人费解的规则性，后来变成测量工具。天文学家把实际到达时刻与预测比较，能读出运动。在双星里，发射脉冲的星朝向或远离我们，脉冲间隔便周期性缩短或拉长；观察许多年，更细小的累计偏移还能揭示轨道变化。

这一切从一小片值得继续看的杂痕开始。把它沿时间轴展开，天空中就多了一种可以精读的钟。

来源：[6] [4]

## 接着探索相关模型

选一个模型，亲手试试文章里的物理想法。

### [看微小计时偏移怎样积累](https://sandboxphysics.com/zh/labs/pulsar-timing-residuals/)

改变“轨道周期变化率”，看计时偏移怎样在观测期间积累。

这是后来双星脉冲星的轨道计时模型；一九六七年的发现关注单一天空源的规则脉冲。

## 来源与阅读说明

发现论文由 Hewish、Bell、Pilkington、Scott 和 Collins 于 1968 年发表，原文仍在讨论致密星机制。Gold 的旋转中子星解释发表于同年五月；观测发现与后来的解释分开叙述。

1. [A. Hewish, S. J. Bell, J. D. H. Pilkington, P. F. Scott and R. A. Collins, Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source (1968)](https://doi.org/10.1038/217709a0)

   出版方摘要保留当时对致密星的不同解释；原论文索引文本用于十一月观测、初始约零点三秒脉宽、一点三三七秒间隔和色散。Cornell 副本为原文扫描，不是现代改写。 [阅读托管原稿](https://hosting.astro.cornell.edu/~shami/psrintro/papers/HBP%2B68.pulsars.pdf)

2. [J. D. H. Pilkington, A. Hewish, S. J. Bell and T. W. Cole, Observations of some further Pulsed Radio Sources (1968)](https://doi.org/10.1038/218126a0)

   出版方摘要说明剑桥发现的四个源中的三个，发表日期为一九六八年四月十三日。

3. [T. Gold, Rotating Neutron Stars as the Origin of the Pulsating Radio Sources (1968)](https://doi.org/10.1038/218731a0)

   作者摘要把规则节拍归于中子星自转，并描述旋转辐射灯塔。论文发表于一九六八年五月二十五日，晚于发现报告。

4. [NASA Goddard, NASA Continues to Study Pulsars, 50 Years After Their Chance Discovery (2017)](https://www.nasa.gov/missions/station/nasa-continues-to-study-pulsars-50-years-after-their-chance-discovery/)

   历史开头写明 Jocelyn Bell 的发现与一点三三七三〇秒脉冲；后文说明致密旋转灯塔与后续测量用途。文章未采用该页当年的脉冲星总数。

5. [University of Cambridge, Journeys of discovery: Jocelyn Bell Burnell and pulsars](https://www.cam.ac.uk/stories/journeysofdiscovery-pulsars)

   检索索引中的第一人称访谈片段用于研究生身份、认出重复杂痕和快记录器。整页读取返回四〇三；脉冲细节另对照发现论文与 NASA。

6. [Nobel Prize in Physics 1974, official citation for Martin Ryle and Antony Hewish](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1974/summary/)

   官方索引中的授奖词区分孔径合成与发现脉冲星中的关键作用。本轮官方整页及按年 API 返回四〇三；获奖人另由剑桥机构史确认。

[我们怎样读懂宇宙](https://sandboxphysics.com/zh/stories/astronomy-gravity/) [Ryle 怎样用小天线合成大望远镜](https://sandboxphysics.com/zh/stories/astronomy-gravity/ryle-aperture-synthesis/)