托马斯·戈尔德解释脉冲星
天文界的同行们称他为汤米(Tommy)。他出生在奥地利，1938 年希特勒军队开进去以前避难于英国。他在英国学习，和同时避难于英国的赫尔曼·邦迪(HermannBondi)以及弗雷德·霍伊尔一起工作了一段时期，然后去美国。发现脉冲星的新闻传遍世界的那些天，他正执教于纽约州伊萨卡的康奈尔大学。当时大批的，多数是企图挽救脉动假说的，草草出笼的理论解释文章正充斥各种学术刊物，汤米·戈尔德的思考却转到另一方向。
天上各种规律性最强的周期过程中还包含天体的转动。太阳每 27 天绕本身的轴转动一周，有的恒星自转远比这快得多。可以问，脉冲星那样规律性的周期是否可能和一种自转过程有某些关系？这就是设想一个天体要在一秒内绕本身轴自转一周，对蟹状星云脉冲星来说甚至要自转 30 周。但是恒星自转的快速程度并非没有限度，转速太急会被离心力撕裂。
只有那些表面重力非常巨大的恒星才能绕本身轴急速自转。白矮星最快大约每秒能转一周，如果叫它以蟹状星云脉冲星的周期去急转，离心力早就把它撕碎了。只有密度更大的恒星才能转得更急速。
再来看中子星，脉冲星周期现象的时间控制因素会不会就是中子星的自转，也就是，一颗中子星能不能在几分之一秒内绕轴自转一周？这完全可能，它的重力足够强大，哪怕要它转得远比这样还快得多也行。
天体物理界人士目前都公认汤米·戈尔德把脉冲星解释为自转中子星的假说是最合理的。此外，脉冲星周期的逐渐变长就使人推想，中子星的自转会随着时间的推移而变慢。这看来很合乎道理，因为照此说法脉冲星所放出的射电和可见光辐射能的源泉也许就在于中子星的自转能。那么，光是放出辐射这件事看来就足以使中子星的自转逐渐慢下来，但是这种减慢作用的威力还不止于此。
据估算，蟹状星云脉冲星变慢所不断释放出来的自转能，不仅维持着脉冲星的辐射，甚至还担负着整个星云发光的消耗。这一结果还帮助我们去解决另一个难题。
普通气体星云，像图 7-5 的行星状星云或图 12-1 的猎户星云的光是由原子所发射的，蟹状星云发光的原因则完全不同。蟹状星云中的电子运动得几乎和光线一样快，它们在超新星爆发时获得了极高的速度。这些电子在星云的磁场中被迫沿圆形轨道运动，并以光线的形式把能量发射出来。曾经有个难题是，公元 1054 年以来，这么多年了，这些电子为什么还是运动得那样快？既然发射能量，它们为什么没有慢下来？照说它们的辐射应该愈来愈弱，蟹状星云的亮度愈来愈暗。显然它们应该是从某处得到了补充的能量。现在我们已经找到了这个能源。如果汤米·戈尔德的理论正确，蟹状星云中的自转中子星可能通过它的磁场把能量输送给附近的气体。中子星在星云中就像一根搅拌棒在使劲搅动，使电子保持其速度，使蟹状星云不失其光辉。这个中子星的自转能还够用几千年。
虽然我们已经找到了一种至少能解释脉冲星规律性时间变化的作用过程，但是我们还不明白，其中的射电辐射究竟是怎样产生的。因为接收到的不是普通波形，而是在一个周期的绝大部分时间中空缺，随之又在极短时间内集中了极多能量的脉冲式辐射，那么只能设想，星体沿某特定方向发出辐射，自转使它那探照灯般的光束按一定的时间间隔一次又一次地扫到我们这里，就像一座灯塔发出旋转的光扫到一只船上那样。
中子星可能类似于我们地球，具有磁场，只是远比地球强得多，在讲 X 射线星的第 10 章里我们还要谈这个问题。假定磁轴与自转轴并不一致，地球也正是这样，中子星自转时，带动其磁场一起转。不妨这样设想（见图 8-10）：中子在自转磁化中子星的表面变成电子和质子，表面的强电场使带电质点抛离中子星。这些粒子沿磁力线飞向空中，它们的能量足以使蟹状星云在它诞生后千余载的今天还在发光。由于带电粒子横穿磁力线特
别费劲，它们大多数都在磁极区离开中子星，沿着弯曲的磁力线以巨大的速度向外飞去。图 8-10 就示意这种情况。飞离中子星的粒子之中最轻的是电子，运动速度也最快，大致接近光速。电子以这样的高速沿曲线轨道飞行时要发射出能量，这种能量不是均匀地发往四面八方，而是高度集中在电子的飞行方向。这就意味着，辐射离开中子星往外传播的方向就是中子星磁力线的指向，所以它是在两个锥状的空间区域中发射出去的。因为磁场跟随中子星转，两个辐射锥也转。从一位远方的观测者看去，只有当他被两锥之一扫到时才能接收到辐射。从他那里看起来，中子星在按它的自转周期等间隔地闪亮。在这样一幅当代天体物理界许多人士认为基本正确的设想图中，我们被沿着中子星两极磁力线方向发出的辐射打中，正像被一座灯塔的旋转光柱扫到一样。
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