恆星在演化末期，缺乏繼續燃燒所需要的核反應原料，內部輻射壓降低，由於其自身的引力作用逐漸坍縮。質量不夠大(約數倍太陽質量)的恆星坍縮後依靠電子簡並壓力與引力相抗衡，成為白矮星，而在質量比這還大的恆星裏麵，電子被壓入原子核，形成中子，這時候恆星依靠中子的簡並壓與引力保持平衡，這就是中子星。
典型中子星的半徑隻有幾公裏到十幾公裏，質量卻在1-2倍太陽質量之間，因此其密度可以達到每立方厘米上億噸。由於恆星在坍縮的時候角動量守恆，坍縮成半徑很小的中子星後自轉速度往往非常快。又因為恆星磁場的磁軸與自轉軸通常不平行，有的夾角甚至達到90度，而電磁波隻能從磁極的位置發射出來，形成圓錐形的輻射區。
此外在持脈衝星便是中子星的證據中，其中一個便是我們在蟹狀星雲（m1；原天關客星，sn 1054）確實也發現了一個週期約0.033s的波霎。
脈衝星靠消耗自轉能而彌補輻射出去的能量，因而自轉會逐漸放慢。但是這種變慢非常緩慢，以致於訊號週期的精確度能夠超過原子鍾。而從脈衝星的週期就可以推測出其年齡的大小，週期越短的脈衝星越年輕。
脈衝星的特征除高速自轉外，還具有極強的磁場，電子從磁極射出，輻射具有很強的方向性。由於脈衝星的自轉軸和它的磁軸不重合，在自轉中，當輻射向著觀測者時，觀測者就接收到了脈衝。到1999年，已發現1000顆脈衝星。
20世紀80年代，由發現了一類所謂的毫秒脈衝星，它們的週期太短了，隻有毫秒量級，之前的儀器雖然能探測到，但是很難將脈衝分辨出來。研究發現毫秒脈衝星並不年輕，這就對傳統的“週期越短越年輕”的理論提出了挑戰。進一步的研究發現毫秒脈衝星與密近雙星有關。
著名的脈衝星：人類發現的第一顆脈衝星：psr1919 21，也就是上文貝爾小姐發現的那顆脈衝星，位於狐狸座方向，週期為1.秒。
人類發現的第一顆脈衝雙星：psr b1913 16。
人類發現的第一顆毫秒脈衝星：psr b1937 21。
人類發現的第一顆帶有行星係統的脈衝星：psr b1257 12。
人類發現的第一顆雙脈衝星係統：psrj0737－3039。
盡管還沒有十分有力的證據，但是全世界的脈衝星專家都相信，脈衝星並非或明或暗地閃爍發光，而是發射出恆定的能量流。隻是這一能量就像手電筒的光線那樣匯聚成一束非常窄的光束，從星體的磁極發射出來。中子星的磁軸與旋轉軸之間成一定角度（這與地球的磁北極地理北極位置略有不同一樣）。星體旋轉時，這一光束就象燈塔的光束或救護車警燈一樣，掃過太空。隻有當此光束直接照射到地球時，我們才能用某些望遠鏡探測到脈衝星的訊號。這樣一來，恆流的光束就變成了脈衝光。
幾乎所有的專家都相信上述這種燈塔模型。但是也有“離經叛道”的不同意見被提了出來。新的觀點認為脈衝星的發光不是源自它的磁極，而是來自它的周圍。同時認為，脈衝星發出脈衝光是因為它的磁場在高速地翻轉振蕩，激變的磁場造成星體周圍出現了極高的感生電場。這個感生電場的峰值出現在磁場過零點附近，並且加速帶電粒子使其發出同步輻射。這就可以解釋脈衝訊號的產生機理。
磁場振蕩模型的優點在於有太陽這個低頻振蕩的樣板。我們知道，太陽磁場的方向每過11年就會翻轉一次，如果太陽塌縮成了中子星，它的自轉週期可以縮短到秒級甚至毫秒級，同時，它的磁場翻轉週期也可能達到毫秒級。電磁振蕩模型遇到的問題在於如下疑問：星體的磁場真的能那麽快地翻轉嗎？當然，燈塔模型也有它的問題：磁鐵高速旋轉的時候，真的能從磁極發光嗎？
脈衝訊號的輻射，曾經被認為是中子星的極端磁場的特有行為。但是後來人們發現，在某些主序星上，比如超冷星tvlm 513-和化學特殊星cu virginis，都發現了非常相似的脈衝輻射，而這些星體的磁場都很低（數千高斯）。這對磁場震蕩模型是有利的。因為磁場震蕩模型降低了對磁場強度的要求。絕大多數的脈衝星可以在射電波段被觀測到。少數的脈衝星也能在可見光、x射線甚至γ射線波段內被觀測到，例如著名的蟹狀脈衝星就可以在射電到γ射線的各個波段內被觀測到。
1967年10月，劍橋大學卡文迪許實驗室的安東尼·休伊什教授的研究生——24歲的喬絲琳·貝爾檢測射電望遠鏡收到的訊號時無意中發現了一些有規律的脈衝訊號，它們的週期十分穩定，為1.337秒。起初她 以為這是外星人“小綠人（lgm）”發來的訊號，但在接下來不到半年的時間裏，又陸陸續續發現了數個這樣的脈衝訊號。後來人們確認這是一類新的天體，並把它命名為脈衝星(pulsar，又稱波霎)。
脈衝星與類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學“四大發現”。安東尼·休伊什教授本人也因脈衝星的發現而榮獲1974年的諾貝爾物理學獎，盡管人們對貝爾小姐未能獲獎而頗有微詞。
1997年拍攝的美國電影《超時空接觸》（contact）中女主角破譯了來自外太空的有規律的訊號，並據此製成了特殊的機器。但第一次確定乘坐機器與外星智慧聯係的人選時，卻沒有選她。這段情節被認為是影射了貝爾小姐沒有獲得諾貝爾獎的事情。
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