Dipoolmaatriksiga teleskoobi - mass juhtmete ja postide vahel, mis ulatus 57 tenniseväljaku suurusele alale - ehitamiseks kulus Cambridge'i ülikooli tudengitel rohkem kui kaks aastat. Kuid pärast teleskoobi valmimist juulis 1967 kulus kraadiõppuril Jocelyn Bell Burnellil vaid mõni nädal, et avastada midagi, mis hõlmaks astronoomia valdkonda.
Seotud sisu
- Aastakümneid pärast Nobeli jaoks üleandmist saab ta kätte Jocelyn Bell Burnell
- Maailma suurim raadioteleskoop luurab oma esimesi pulsereid
Hiiglaslik võrgulaadne teleskoop tootis piisavalt andmeid, et täita igal nädalal 700 jalga paberit. Seda analüüsides märkas Bell Burnell nõrka, korduvat signaali, mida ta nimetas „kähmluseks” - tavaliseks impulsside jadaks, mille vahe oli 1, 33 sekundit. Oma juhendaja Antony Hewishi abiga suutis Bell Burnell hiljem sügisel ja talvel signaali uuesti hõivata.
Signaal nägi välja nagu midagi, mida ükski astronoom pole kunagi varem näinud. Veel kaua aega enne seda avastas Bell Burnell sealt rohkem vähe majakaid, nagu esimesedki, kuid pulseerisid taeva erinevates osades erineva kiirusega.
Pärast selliste ilmsete seletuste kõrvaldamist nagu maakera raadiohäired, andsid teadlased signaalile „väikeste roheliste meeste” jaoks väljamõeldud hüüdnime LGM-1 (sellest sai hiljem CP 1919 „Cambridge pulsar”). Ehkki nad ei mõelnud tõsiselt maavälistest asjadest, püsis küsimus: mis veel universumis võiks sellist ühtlast ja korrapärast lendu lasta?
Õnneks oli astronoomia valdkond kollektiivselt valmis müsteeriumisse sukelduda. Kui avastus ilmus mainekas ajakirjas Nature 24. veebruaril 1968, leidsid teised astronoomid peagi vastuse: Bell Burnell oli avastanud pulsareid, varem kujutlemata neutrontähe vormi, mis keerles kiiresti ja kiirgas röntgen- või gammakiirguse kiirgust .
“Pulsarid olid täiesti ootamatud, nii et see oli tähelepanuväärne avastuse kohta midagi sellist, millele me pole kunagi teooriapõhises mõttes mõelnud, ” ütleb Josh Grindlay, Harvardi ülikooli astrofüüsik, kes oli Harvardi doktorant, samal ajal kui põnevus tiirles ümber. avastus. “Pulsrite avastamine paistab silma sellega, et meile öeldakse, et kompaktsete objektide maailm oli väga reaalne.” Viimase 50 aasta jooksul on teadlaste hinnangul ainuüksi meie galaktikas olnud kümneid miljoneid pulsareid.
Bell Burnell 1967. aastal, aastal, mil ta vaatas, mida astrofüüsikud tuvastavad varsti kui esimesi teadaolevaid pulsareid. (Wikimedia Commons) Kompaktsete objektide all tähendab Grindlay neid eksootilisi taevaobjekte, milles on mustad augud ja neutrontähed. Neutrontähed pakkusid 1934. aastal välja füüsikud Walter Baade ja Fritz Zwicky, kuid arvati, et need on teadlaste jaoks tegelikkuses tuvastamiseks liiga tumedad ja minutilised. Need uskumatult väikesed, tihedad tähed arvati olevat supernoova protsessi tulemus - kui tohutu täht plahvatab ja järelejäänud aine kokku kukub.
Baadeil ja Zwickyl oli õigus. Nagu astrofüüsikud avastasid, olid pulsaarid väike neutronitähtede alamhulk - ja kuna need olid nähtavad, tõestasid nad ka teiste neutronitähtede olemasolu. Tihedalt pakitud neutronitest valmistatud pulsarite läbimõõt võib olla ainult umbes 13 miili, kuid need võivad sisaldada kaks korda suuremat päikese massi. Vaadates seda perspektiivi, kaaluks suhkrutüki suurune osa neutronitähest sama palju kui Mount Everest. Ainus objekt universumis, mille tihedus on suurem kui neutronitähtedel ja pulsaatoritel, on must auk.
Mis teeb pulsaarid teistest neutrontähtedest erinevaks, on asjaolu, et need keerlevad nagu tipud, mõned lähenevad nii kiiresti valguse kiirusele. See pöörlev liikumine koos nende tekitatavate magnetväljadega põhjustab nendest mõlemalt poolt tulistava kiire, mitte niivõrd nagu meie Päikese pidev helendamine, vaid rohkem kui tuletorni pöörlev kohtvalgus. Just see virvendus võimaldas astrofüüsikutel pulsaare kõigepealt jälgida ja tuvastada ning järeldada nähtamatute neutrontähtede olemasolu.
"Sel ajal, kui see juhtus, ei teadnud me, et tähtede vahel on asju, rääkimata sellest, et see on tormiline, " rääkis Bell Burnell 2017. aastal New Yorkerile, kajastades oma ajaloolist vaatlust. "See on üks asi, mis on välja tulnud pulsarite avastamisest - rohkem teadmisi tähtedevahelise ruumi kohta."
Lisaks neutronitähtede olemasolu tõestamisele lihvisid pulsaarid ka meie arusaama osakeste füüsikast ja andsid rohkem tõendeid Einsteini relatiivsusteooria kohta. "Kuna nad on nii tihedad, mõjutavad nad ruumi aega, " ütleb San Diego Riikliku Ülikooli füüsik Fridolin Weber. "Kui teil on pulsarite kohta häid andmeid, saab Einsteini teooriat võrrelda konkureerivate teooriatega."
Mis puutub praktilistesse rakendustesse, siis impulssid on peaaegu sama täpsed kui aatomkellad, mis mõõdavad energiat pingestatud aatomite regulaarsete liikumiste abil aega täpsemini kui miski muu. Kui me kunagi saadaksime astronaute sügavale kosmosesse, võiksid pulsarsid toimida navigatsioonipunktidena, teatas Weber. Tegelikult, kui NASA käivitas 1970ndatel Voyageri sondid, hõlmas kosmoseaparaat meie Päikese asukoha kaardil galaktikas 14 pulsi alusel (kuigi mõned teadlased on kaarti kritiseerinud, kuna oleme teada saanud, et galaktikas on palju rohkem pulsse) kui varem arvati).
Viimasel ajal on teadlased optimistlikud impulsside kasutamisel gravitatsioonilainete tuvastamiseks, jälgides, kas neil on mingeid kõrvalekaldeid. Need kosmoseaegsed lainetused, mis õigustasid Einsteini ja aitasid teadlastel mõista, kuidas ülimassiivsed ja tihedad objektid mõjutavad ruumi, teenisid nende avastajatele 2017. aasta Nobeli füüsikapreemia - just nagu Antony Hewish oli 1974. aastal võitnud füüsikapreemia (Bell Burnell polnud võitis selle auhinna võib-olla tänu oma staatusele õpilasüliõpilasena, nagu ta väidab, või naiseks olemise tõttu, nagu teised on soovitanud.) Nüüd plaanivad teadlased kasutada pulsaatoreid gravitatsioonilainete leidmiseks, mida isegi LIGO ei suuda tuvastada.
Pulsarite käitumise ja nende koha galaktikas osas on siiski palju küsimusi. "Me ei saa siiani täielikult aru raadioimpulsside tekitaja täpsest elektrodünaamikast, " ütleb Grindlay. Kui teadlased saaksid jälgida musta auguga binaarses süsteemis asuvat pulsari - need kaks objekti interakteeruvad üksteisega -, annaks see veelgi suurema ülevaate füüsika olemusest ja universumist. Tänu uutele teleskoopidele nagu Lõuna-Aafrika ruutkilomeetri array ja viiesaja meetri pikkune sfääriline teleskoop (FAST) Hiinas on füüsikutel tõenäoliselt peagi töötamiseks palju rohkem andmeid.
"Meil on palju ülikiire aine ja objektide mudeleid [nagu näiteks pulsarid], kuid selleks, et teada saada, mis tegelikult toimub ja kuidas neid detailselt kirjeldada, vajame kvaliteetseid andmeid, " räägib Weber. “See on esimene kord, kui meil on neid andmeid. Tulevik on tõesti põnev. ”
