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毫秒脈衝星（MSP），曾經被稱為「反覆脈衝星」，是自轉周期在1-10毫秒範圍內的脈衝星，他目前僅能在微波或X射線的電磁波頻譜的波段上被觀察到。

毫秒脈衝星的起源依然有些神秘，主導的理論認為它們原本是周期較長的脈衝星，經由吸積的延長或回復。基於這個理由，低質量X射線雙星系特別受到關注，它們被認為是正在回復過程中的脈衝星。

像這一類散發出X射線的脈衝星被認為是正在被加速的階段，活躍性正在增加中。它們可能是正在吸收由伴星的洛希瓣溢出的角動量，使自轉的速度增加至每秒鐘數百轉，而被加速的中子星。已經被加速了的毫秒脈衝星，散發出的電磁波頻譜是在長波長的部分。

許多毫秒脈衝星是在球狀星團內被發現的，因為在這些系統內極端高的恆星密度有利於創造能引起雙星之間質量交換的環境，讓自轉的中子星經由交互作用提高周期成為毫秒脈衝星。目前在球狀星團內發現的毫秒脈衝星大約有130顆，單單在Terzan 5中就有33顆，然後是杜鵑座47有22顆，M28和M15各有8顆。

毫秒級脈衝星可以高精度定時，艾倫方差優於1997年最佳的原子鐘。這也使它們成為對環境非常敏感的探測器。

脈衝星自轉和速度的限制

第一顆毫秒脈衝星，PSR B1937+21，在1982年被發現，轉速為每秒641轉 ，它的輻射落在無線電的波段上，但他擁有轉速最快中子星的頭銜只有大約180天。在2005年發現的PSR J1748-2446ad，是迄2006年所知，轉速最快的中子星，每秒鐘轉716次, 。

以目前中子星結構和演變的理論，預言脈衝星旋轉速度的極限如下：

它們的自轉不能超過每秒1,500轉，超過了中子星的逃逸速度可能會分裂開來；

另外，在達到這種高速自轉之前，會輻射出重力波，在被進一步加速前抑制轉速的提高。實際上，轉速似乎已經被抑制在每秒1,000轉之內（對應於周期1毫秒的時間）。

的確，到2006年底還沒有次毫秒脈衝星被發現，（如上所述，轉速最快的是716赫茲）。這暗示重力波的輻射造成的能量損失，確實對高速轉動的中子星產生了剎車機制的作用。

然而，在2007年初，來自羅西X射線時變探測器和國際伽瑪射線天體物理實驗室卻指出中子星XTE J1739-285每秒自轉1,122次。 但是，這個結果在統計上的意義不大，因為落在3標準差之處，所以只當它是一個有趣的候選者，結果也暫時僅供參考。但是，重力輻射被相信是扮演着減緩自轉速率的角色，因此早先發現的一個轉速高達每秒599轉的X射線脈衝星，IGR J00291+5934，依然是最可能產生重力波的第一順位候選者，在將來最有可能被偵測到重力波，因為多數X射線脈衝星的轉速都只有每秒300轉左右。

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