Dipolni teleskop - množica žic in drogov, ki se raztezajo na območju velikosti 57 teniških igrišč - je študente univerze Cambridge potreboval več kot dve leti. Toda po končanem teleskopu julija 1967 je trajalo le nekaj tednov, da je podiplomski študent Jocelyn Bell Burnell odkril nekaj, kar bi lahko spremenilo področje astronomije.
Sorodne vsebine
- Desetletja po tem, ko je prejela Nobelovo nagrado, jocelyn Bell Burnell dobiva svoje zasluge
- Največji svetovni radijski teleskop zasliši prve pulsarje
Ogromen mrežni teleskop je ustvaril dovolj podatkov, da je vsak teden napolnil 700 čevljev papirja. Z analizo tega je Bell Burnell opazil šibek, ponavljajoč se signal, ki ga je imenovala "pomivanje" - redni niz impulzov, razmaknjen za 1, 33 sekunde. Bell Burnell je s pomočjo nadzornika Antonyja Hewishja pozneje pozno in jeseni pozimi spet lahko posnel signal.
Signal je bil videti kot nič, kar še noben astronom ni videl. Toda pred kratkim je Bell Burnell tam odkril več majhnih svetilnikov, tako kot prvi, vendar v različnih delih neba utripa z različnimi hitrostmi.
Po odpravi očitnih razlag, kot so radio motnje z Zemlje, so znanstveniki dali signal domišljiji vzdevek LGM-1 za "male zelene moške" (pozneje je postal CP 1919 za "Cambridge pulsar"). Čeprav si resno niso mislili, da gre lahko za nezemljance, je ostalo vprašanje: kaj še lahko v vesolju oddaja tako ustaljen, reden utrip?
Na srečo je bilo polje astronomije kolektivno pripravljeno, da se je potopilo v skrivnost. Ko se je odkritje 24. februarja 1968 pojavilo v prestižni reviji Nature, so drugi astronomi kmalu našli odgovor: Bell Burnell je odkril pulsarje, prej nepredstavljeno obliko nevtronske zvezde, ki se je hitro vrtela in oddajala žarke rentgenskega ali gama sevanja .
"Pulsarji so bili popolnoma nepričakovani, zato je bilo izjemno odkritje nečesa, o čemer nikoli nismo razmišljali v teoretičnem smislu, " pravi Josh Grindlay, astrofizik z univerze Harvard, ki je bil doktorski študent na Harvardu, medtem ko se je navdušenje vrtelo okoli odkritje. "Odkritje pulsarjev nam kaže, da je bil svet kompaktnih predmetov zelo resničen." V zadnjih 50 letih so raziskovalci ocenili, da je samo v naši galaksiji več deset milijonov pulsarjev.
Bell Burnell leta 1967, leto, ko je opazila, kaj bodo astrofiziki kmalu prepoznali kot prve znane pulsarje. (Wikimedia Commons) S kompaktnimi predmeti Grindlay pomeni tiste eksotične nebesne objekte, ki vključujejo črne luknje in nevtronske zvezde. Neutronske zvezde sta leta 1934 predlagala fizika Walter Baade in Fritz Zwicky, vendar so bili po njihovem mnenju znanstveniki pretemni in minljivi, da bi jih znanstveniki lahko identificirali v resnici. Menili so, da so te neverjetno majhne, goste zvezde rezultat procesa supernove - ko eksplodira ogromna zvezda in se preostala snov zruši vase.
Baade in Zwicky sta imela prav. Kot so odkrili astrofiziki, so bili pulsarji majhna podskupina nevtronskih zvezd - in ker so bili vidni, so dokazali obstoj drugih nevtronskih zvezd. Izdelani iz tesno nabitih nevtronov imajo pulsari premer le približno 13 milj, vendar vsebujejo dvakrat večjo maso sonca. Če pogledamo to, bi del nevtronske zvezde velikosti kocke sladkorja tehtal enako količino kot Mount Everest. Edini predmet v vesolju z večjo gostoto od nevtronskih zvezd in pulsarjev je črna luknja.
To, kar pulsarje razlikuje od drugih nevtronskih zvezd, je dejstvo, da se vrtijo, kot vrhovi, nekateri se tako hitro približajo hitrosti svetlobe. To vrtenje v kombinaciji z magnetnimi polji, ki jih ustvarjajo, povzroči, da se žarek streli iz njih na obeh straneh - ne tako kot stalni sij našega Sonca, ampak bolj kot vrteči se svetilnik svetilnika. Prav ta utrip je astrofizikom omogočil opazovanje in odkrivanje pulsarjev in sklepal na obstoj nevtronskih zvezd, ki ostajajo nevidne.
"V času, ko se je to dogajalo, nismo vedeli, da je med zvezdami nekaj stvari, kaj šele, da je bilo burno, " je Bell Burnell povedal New Yorkerju leta 2017, ko se je spomnil na svoje zgodovinsko opazovanje. "To je ena od stvari, ki so nastale pri odkritju pulsarjev - več znanja o prostoru med zvezdami."
Poleg tega, da so dokazovali obstoj nevtronskih zvezd, so pulsarji tudi opustili naše razumevanje fizike delcev in zagotovili več dokazov za Einsteinovo teorijo relativnosti. "Ker so tako gosti, vplivajo na vesoljski čas, " pravi fizik z univerze San Diego Fridolin Weber. "Če imate dobre podatke o pulsarjih, potem je mogoče Einsteinovo teorijo preizkusiti v primerjavi s konkurenčnimi teorijami."
Kar se tiče praktične uporabe, so pulsarji skoraj tako natančni kot atomske ure, ki merijo čas natančneje kot karkoli drugega z rednimi gibi energiziranih atomov. Če bi kdaj pošiljali astronavte globoko v vesolje, bi pulsarji lahko delovali kot navigacijske točke, pravi Weber. Ko je NASA v 70. letih prejšnjega stoletja lansirala sonde Voyager, je vesoljsko plovilo vključilo zemljevid lokacije našega Sonca v galaksiji, ki temelji na 14 pulzarih (čeprav so nekateri znanstveniki kritizirali zemljevid, ker smo izvedeli, da je v galaksiji še veliko pulsarjev kot je prej verjel).
V zadnjem času so znanstveniki postali optimistični glede uporabe pulsarjev za zaznavanje gravitacijskih valov, tako da so jih spremljali za minutne nepravilnosti. Te vaje v vesolju in času, ki so maščevale Einsteina in pomagale znanstvenikom, da razumejo, kako super masivni in gosti predmeti vplivajo na vesolje, so svojim odkritelcem prisodili Nobelovo nagrado za fiziko za leto 2017 - tako kot je Antony Hewish leta 1974 osvojil nagrado za fiziko (Bell Burnell ni bil podelil nagrado, morda zaradi svojega statusa študenta, kot trdi, ali pa zaradi ženske, kot so predlagali drugi.) Zdaj znanstveniki načrtujejo uporabo pulsarjev za iskanje gravitacijskih valov, ki jih celo LIGO ne more zaznati.
Kljub temu ostaja veliko vprašanj, ko gre za vedenje pulsarjev in njihovo mesto v galaksiji. "Še vedno popolnoma ne razumemo natančne elektrodinamike tega, kar proizvaja radijske impulze, " pravi Grindlay. Če bi znanstveniki lahko opazovali pulsar v binarnem sistemu s črno luknjo - oba predmeta, ki med seboj delujeta -, bi še bolj vpogledal v naravo fizike in vesolja. Zahvaljujoč novim teleskopom, kot sta Square Kilometer Array v Južni Afriki in Petstometrski zaslončni sferični teleskop (FAST) na Kitajskem, bodo fiziki verjetno kmalu imeli veliko več podatkov.
"Imamo veliko modelov o super gosti snovi in predmetih (kot so pulsarji), a da bi vedeli, kaj se v resnici dogaja in kako jih podrobno opisati, potrebujemo visoko kakovostne podatke, " pravi Weber. "Prvič bomo imeli te podatke. Prihodnost je resnično vznemirljiva. "
