For nøyaktig et halvt århundre siden fikk astronomer et merkelig signal, som i utgangspunktet ble tatt feil av meldinger fra romvesener. Hvordan pulsarer skremte forskere og hva de ble for astronomer 50 år senere, sa den ledende forskeren ved Moskva statsuniversitet, doktor i fysiske og matematiske vitenskaper, astrofysiker Sergej Popov.
- Sergey, for nøyaktig 50 år siden oppdaget radioastronomer i Cambridge en radiopulsar for første gang. Hvordan skjedde dette?- Det var 1967, hele Storbritannia forberedte seg på 50-årsjubileet for Great October, Pink Floyd ga ut sitt første album, The Beatles spilte inn Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band, hvis jeg ikke tar feil. Jocelyn Bell, som hovedfagsstudent, mottok 30 meter papir hver dag, der dataene om radiosignaler ble skrevet med en klistret hånd av en opptaker. Og hun jobbet med dem. Sakte begynte hun å merke et merkelig signal som gjentatte ganger kommer fra det samme området på himmelen. Hun så at signalet kommer hvert 23. time 56. minutt, det vil si for jordens revolusjon i forhold til stjernene. Det første slike signal på opptakene til opptakeren, notert av henne, viser til 6. august. Men de identifiserte alt dette senere. Så rapporterte hun dette til lederen, Anthony Hewish, og de var i tvil om hvor virkelig dette signalet var. Det ble besluttet å teste dette signalet, og 28. november ble bekreftelsen av dem kronet med suksess. I det øyeblikket innså de at dette signalet kommer med en periode på 1,33 sekunder. Da var det nødvendig å forkaste en haug med alle mulige alternativer, inkludert romvesener. Vi vil aldri vite hvor alvorlig hvem av dem som tok denne versjonen - tiden var sånn, bevisstheten til alle ble utvidet. Rett før jul, mens han dro til ferien, oppdaget Jocelyn en andre kilde. Jocelyn oppdaget en andre kilde. Jocelyn oppdaget en andre kilde.
Og de hadde ingen hastverk med å informere verden om funnet?
- Det var en veldig alvorlig mulighet for at dette signalet var kunstig, og derfor regnet Hewish ut at hvis signalet kommer fra en viss planet, og planeten kretser rundt stjernen sin, vil en ganske sterk Doppler-forskyvning av signalet bli lagt merke til. De undersøkte dette alternativet med vilje og avviste det, det vil si at de innså at kilden ikke er på et objekt som periodisk beveger seg rundt stjernen. Vel, så publiserte de en artikkel i Nature, der, i samsvar med datidens tradisjoner og ordre, var Huish den første forfatteren, og Bell var den andre.
Så var det en stor diskusjon om gjenstandens natur, og mindre enn syv år senere, ganske raskt, ble Nobelprisen tildelt for dette.
Og det var ikke uten skandale - Bell satt igjen uten premie
- Ja, Frel Hoyle skrev et brev til avisen og snakket om at det hun gjorde ikke var tilfeldig i det hele tatt, og det var hun som la merke til at signalet kommer fra en del av himmelen med en forskjell i sideriske dager. Det var noe diskusjon rundt dette, og Jocelyn skrev selv senere at hun ikke ble fornærmet og ikke hadde noen klager. I det minste kan vi si at ingen presset eller dyttet noen der med vilje.
Den merkelige gjenstanden viste seg å være en nøytronstjerne, men dette var tilfelle da deres eksistens ble spådd tidligere?
Salgsfremmende video:
- Ja, nøytronstjerner har spådd siden 1930-tallet. I begynnelsen, selv før oppdagelsen av nøytroner, var det en abstrakt teoretisk forutsigelse gjort av Landau om at det kan være supertette stjerner med en tetthet som en atomkjerne. Så, i 1934, da nøytronet ble oppdaget, dukket det opp en artikkel av Baade og Zwicky, der det ble forutsagt riktig at nøytronstjerner hovedsakelig kan bestå av nøytroner og at de er født i supernovaeksplosjoner. De indikerte viktige viktige parametere. Da dukket det opp på en eller annen måte eksistensen av nøytronstjerner blant teoretikere, et sted på midten av 60-tallet begynte de å modellere i detalj kjøling av disse kildene. Og generelt sett, i det 67. året, ble en artikkel skrevet av Franco Pacini, der pulsarstråling nærmest ble spådd.
Så med oppdagelsen av 1967 ble en hel klasse nye gjenstander med stjernemasser på størrelse med en stor by kjent for vitenskapen. Hva er deres typer?
- Det er faktisk mange forskjellige nøytronstjerner. Men dette er hovedsakelig oppnådd de siste årene. Først ble det antatt at alle unge nøytronstjerner ligner pulsaren i Krabbe-tåken. Og vi kan se gamle nøytronstjerner i binære systemer hvis materien strømmer på dem fra en følgesvennstjerne. Og så viste det seg at unge nøytronstjerner kan manifestere seg på en veldig mangfoldig måte. Den mest kjente typen kilder er sannsynligvis magnetarer.
Magneter kan betraktes som en av de lyseste funnene av russisk-sovjetisk astronomi - blinkende gjenstander, og når maksimalt en helt fantastisk strålingskraft, mer enn 10 milliarder sollys.
På den annen side er det fortsatt unge nøytronstjerner. Men de er helt forskjellige fra pulsarer, d.v.s. manifestere seg ikke som pulsarer. Dette er for eksempel avkjølende nøytronstjerner i solenergimiljøer, de såkalte. The Magnificent Seven. Det er kilder i supernova-rester. Det er veldig vakkert når vi midt i sentrum av resten ser en liten punkt røntgenkilde som ikke viser noen aktivitet. Det er en ung nøytronstjerne, og vi ser stråling fra dens varme overflate. Det finnes også forskjellige interessante varianter av pulsarer, for eksempel roterende radiotransienter - gjenstander som gir en impuls ikke hver revolusjon.
Hvilken rolle begynte pulsarer å spille i astronomi og i anvendte problemer?
- Generelt var alle forskere sjokkert over stabiliteten i rotasjonen av pulsarene, så pulsaren fungerer som en veldig nøyaktig klokke.
Og dette gir en utmerket mulighet til å teste generell relativitet. Den andre nobelprisen for nøytronstjerner ble faktisk gitt for å sjekke generell relativitet for disse objektene (spesielt eksistensen av gravitasjonsbølger ble indirekte bekreftet).
Stoffet i dypet av nøytronstjerner er i en super tett tilstand - i en slik tilstand som vi ikke kan motta i laboratorier på jorden. Og dette er interessant for fysikere. Det er et veldig sterkt magnetfelt på overflaten deres, noe som også er umulig å få tak i på et laboratorium. Pulsarer viser noen ganger periodefeil som endres brått. Og den første ideen var at dette skyldes et brudd i jordskorpen. Men faktisk ser det ut til at dette fremdeles ikke er skorpefeil, men det er en enda mer interessant effekt knyttet til det faktum at det er virvler av overflødige nøytroner i jordskorpen. Og når systemet med disse virvlene blir gjenoppbygd, oppstår en periodefeil - stjernen akselererer skarpt rotasjonen.
Og som de sier, pulsarer er av nasjonal økonomisk betydning.
I lang tid ble det antatt at det viktigste er rotasjonsstabiliteten. Derfor ble nøyaktige tidsstandarder basert på radiopulsarer utviklet veldig alvorlig.
Og at de ikke har blitt implementert i dag, skyldes bare det faktum at det også er veldig alvorlige fremskritt innen å lage atomur. Så nøytronstjerner var ikke nyttige her, men de var nødvendige for å løse et annet problem.
I romforskningen er det et problem med autonom navigasjon av satellitter. Hvis vi har et romfartøy som flyr et sted mellom Jupiters og Saturn, må det ideelt til selv bestemme hvor og når du skal slå på motoren for å rette bane. For å gjøre dette, trenger han å vite hastigheten og beliggenheten. Nå løses dette ved konstant kontakt med jorden. Men dette er ille. For det første fordi signalet kan gå frem og tilbake i flere timer, og for det andre må du slå en kraftig radiosender ombord. Det ville være flott om satellitten kunne bestemme dette på egen hånd. Og pulsarer er den perfekte løsningen. Fordi de gir stabile impulser.
Satellitten beveger seg i forhold til massesenteret til solsystemet. Henholdsvis
Hvis vi beregner ankomsttidene for pulser for barycenter, kan vi fra forsinkelsen i den målte ankomsttiden bestemme koordinatene til satellitten i solsystemet.
Hvis satellitten beveger seg, oppstår Doppler-effekten. Hvis den beveger seg mot pulsaren, øker frekvensen av ankomst av pulser. Hvis den er i motsatt retning, reduseres den. Hvis flere slike pulsarer observeres, kan apparatets tredimensjonale posisjon og hastighet bestemmes nøyaktig. I dag har teknologiske fremskritt gjort røntgendetektorer ganske billige, lette og energieffektive. Og den første kinesiske satellitten med en prototype av et slikt navigasjonssystem flyr allerede. Og den andre prototypen testes nå på den internasjonale romstasjonen. Det finnes en amerikansk enhet NICER, som en del av dets bruk, blir SEXTANT-eksperimentet utført, der røntgennavigasjonssystemet blir testet. Neste generasjons interplanetære stasjoner vil sannsynligvis allerede bli styrt av pulsarer.
Pavel Kotlyar
