Телескопът с диполен масив - маса от проводници и стълбове, простирани на площ с големина от 57 тенис корта - отне студентите от университета в Кеймбридж повече от две години. Но след като телескопът беше завършен през юли 1967 г., бяха нужни само няколко седмици на аспирантката Джоселин Бел Бърнел да открие нещо, което би довело до полето на астрономията.
Свързано съдържание
- Десетилетия, след като е преминал за Нобел, Джоселин Бел Бърнел получава своята дължимост
- Най-големият радио телескоп в света шпионира първите си пулсари
Гигантският мрежов телескоп произвежда достатъчно данни, за да запълва 700 фута хартия всяка седмица. Анализирайки това, Бел Бърнел забеляза слаб, повтарящ се сигнал, който тя нарече „скрут“ - обикновен низ от импулси, раздалечен от 1.33 секунди. С помощта на своя ръководител Антони Хюиш Бел Бърнел успя да улови сигнала отново по-късно тази есен и зима.
Сигналът изглеждаше като нищо, което никой астроном никога не е виждал. И все пак преди време Бел Бърнел откри още малко маяци навън, точно като първия, но пулсиращ с различна скорост в различни части на небето.
След като елиминират очевидни обяснения като радиосмущения от Земята, учените дават на сигнала фантастичния прякор LGM-1, за „малки зелени мъже“ (по-късно той става CP 1919 за „Кембридж пулсар“). Въпреки че не са мислели сериозно, че може да са извънземни, остава въпросът: какво друго във Вселената би могло да излъчва такъв постоянен, редовен пробив?
За щастие полето на астрономията беше колективно готово да се потопи в мистерията. Когато откритието се появи в престижния журнал „ Nature “ на 24 февруари 1968 г., други астрономи скоро излязоха с отговор: Бел Бърнел беше открил пулсари, досега невъобразима форма на неутронна звезда, която се въртеше бързо и излъчваше лъчи на рентгеново или гама излъчване,
„Пулсарите бяха напълно неочаквани, така че беше забележително за откриването на нещо, за което никога не сме мислили в теоретично отношение“, казва Джош Гриндлай, астрофизик от Харвардския университет, който беше докторант в Харвард, докато вълнението се въртеше около откритие. „Откриването на пулсари ни показва, че светът на компактните обекти е бил много реален.“ През последните 50 години изследователите са изчислили, че само в нашата галактика има десетки милиони пулсари.
Бел Бърнел през 1967 г., годината, в която наблюдава, какви астрофизици скоро ще определят като първите известни пулсари. (Wikimedia Commons) Под компактни обекти Grindlay означава онези екзотични небесни обекти, които включват черни дупки и неутронни звезди. Нейтронните звезди са предложени през 1934 г. от физиците Уолтър Бааде и Фриц Цвики, но се смята, че са твърде тъмни и минутни, за да могат учените да се идентифицират в реалността. Смята се, че тези невероятно малки плътни звезди са резултат от процеса на свръхновата - когато огромна звезда избухва и останалата материя се срива върху себе си.
Бааде и Цвики бяха прави. Както астрофизиците откриха, пулсарите бяха малко подмножество от неутронни звезди - и тъй като бяха видими, доказаха съществуването на други неутронни звезди. Изработени от плътно опаковани неутрони, пулсарите могат да имат диаметър само около 13 мили, но въпреки това да съдържат два пъти по-голяма маса от слънцето. Казано в перспектива, част от неутронна звезда с размерите на захарно кубче ще тежи същото количество като връх Еверест. Единственият обект във Вселената с по-висока плътност от неутронните звезди и пулсарите е черна дупка.
Това, което прави пулсарите различни от другите неутронни звезди е фактът, че те се въртят като върхове, някои толкова бързо се приближават до скоростта на светлината. Това въртящо се движение, съчетано с магнитните полета, които създават, води до изстрелване на лъч от тях от двете страни - не толкова като постоянното сияние на нашето Слънце, а по-скоро като въртящия се прожектор на фар. Именно това трептене позволи на астрофизиците да наблюдават и откриват на първо място пулсари и да правят заключение за съществуването на неутронни звезди, които остават невидими.
„По времето, когато това се случваше, ние не знаехме, че между звездите има неща, камо ли, че е бурно“, казва Бел Бърнел пред „ Ню Йоркър“ през 2017 г., като отразява историческото си наблюдение. "Това е едно от нещата, които се появиха при откриването на пулсари - повече знания за пространството между звездите."
В допълнение към доказването на съществуването на неутронни звезди, пулсарите също усъвършенстват нашето разбиране за физиката на частиците и предоставят повече доказателства за теорията на относителността на Айнщайн. „Тъй като са толкова плътни, влияят на космическото време“, казва физикът от университета в Сан Диего Фридолин Вебер. "Ако имате добри данни за пулсарите, тогава теорията на Айнщайн може да бъде тествана срещу конкурентни теории."
Що се отнася до практическите приложения, пулсарите са почти толкова точни, колкото атомните часовници, които измерват времето по-точно от всичко друго чрез редовни движения на енергизираните атоми. Ако някога бихме изпращали астронавти дълбоко в космоса, пулсарите биха могли да функционират като навигационни точки, казва Вебер. Всъщност, когато НАСА пусна сондите Voyager през 70-те години на миналия век, космическият кораб включи карта на местоположението на нашето Слънце в галактиката въз основа на 14 пулсара (макар че някои учени критикуваха картата, защото научихме, че в галактиката има много повече пулсари отколкото по-рано се смяташе).
Съвсем наскоро учените стават оптимистични по отношение на използването на пулсари за откриване на гравитационни вълни, като ги наблюдават за минутни аномалии. Тези пулсации в пространството и времето, които отмъстиха на Айнщайн и помогнаха на учените да разберат как супер масивни и плътни предмети влияят на космоса, спечелиха своите откриватели Нобеловата награда за физика за 2017 г. - точно както Антони Хюиш спечели наградата за физика през 1974 г. (Бел Бърнел не беше получи наградата, може би заради статута си на студентка, както твърди тя, или заради това, че е жена, както предполагат други.) Сега учените планират да използват пулсари, за да намерят гравитационни вълни, които дори LIGO не могат да открият.
И все пак остават много въпроси, когато става въпрос за поведението на пулсарите и мястото им в галактиката. „Все още не разбираме напълно точната електродинамика на това, което произвежда радиоимпулсите“, казва Гриндлей. Ако учените биха могли да наблюдават пулсар в двоична система с черна дупка - двата обекта, взаимодействащи помежду си - това би осигурило още по-голяма представа за естеството на физиката и Вселената. Благодарение на нови телескопи като Square Kilometer Array в Южна Африка и сферичния телескоп с диаметър петстотин метра (FAST) в Китай, физиците вероятно ще имат много повече данни, за да работят скоро.
„Имаме много модели за супер плътна материя и предмети [като пулсари], но за да знаем какво всъщност продължава и как да ги опишем подробно, се нуждаем от висококачествени данни“, казва Вебер. „За първи път ще имаме тези данни. Бъдещето е наистина вълнуващо. "
