For præcist et halvt århundrede fangede astronomer et mærkeligt signal, der oprindeligt blev forvekslet med beskeder fra udlændinge. Hvordan pulsarer skræmte forskere, og hvad de blev for astronomer 50 år senere, sagde den førende forsker fra Moskva State University, doktor i fysiske og matematiske videnskaber, astrofysiker Sergei Popov.
- Sergey, for nøjagtigt 50 år siden opdagede radioastronomer i Cambridge en radiopulsar for første gang. Hvordan skete dette?- Det var 1967, hele Storbritannien forberedte sig til 50-årsdagen for den store oktober, Pink Floyd udgav deres første album, The Beatles indspillede Sgt. Peppers Lonely Hearts Club Band, hvis jeg ikke tager fejl. Som kandidatstuderende modtog Jocelyn Bell 30 meter papir hver dag, hvor dataene om radiosignaler blev skrevet med en optagerens knurede hånd. Og hun arbejdede med dem. Langsomt begyndte hun at bemærke et mærkeligt signal, der gentagne gange kommer fra det samme himmelområde. Hun så, at signalet kommer hver 23. time 56 minutter, det vil sige for jordens revolution i forhold til stjernerne. Det første sådanne signal på optageren af optageren, bemærket af hende, henviser til 6. august. Men de identificerede alt dette senere. Så rapporterede hun dette til lederen, Anthony Hewish, og de var i tvivl om, hvor reelt dette signal var. Det blev besluttet at teste dette signal, og den 28. november blev deres verifikation kronet med succes. Desuden indså de i det øjeblik, at dette signal kommer med en periode på 1,33 sekunder. Derefter var det nødvendigt at kaste en flok af alle mulige muligheder, inklusive udlændinge. Vi vil aldrig vide, hvor seriøst hvem af dem tog denne version - tiden var sådan, alle bevidstheden blev udvidet. Kort før jul, mens han rejste til ferien, opdagede Jocelyn en anden kilde. Jocelyn opdagede en anden kilde. Jocelyn opdagede en anden kilde.
Og de havde ikke travlt med at informere verden om opdagelsen?
- Der var en meget alvorlig mulighed for, at dette signal var kunstigt, og derfor regnede Hewish ud med, at hvis signalet kommer fra en bestemt planet, og planeten drejer rundt om sin stjerne, vil et temmelig stærkt Doppler-skift af signalet blive bemærket. De undersøgte målrettet denne mulighed og afviste den, det vil sige, de indså, at kilden ikke er på et objekt, som med jævne mellemrum bevæger sig rundt i stjernen. Nå, så offentliggjorde de en artikel i Nature, hvor Huish var den første forfatter i overensstemmelse med datidens traditioner og ordrer og den anden.
Så var der en stor diskussion om objektets art, og mindre end syv år senere, temmelig hurtigt, blev Nobelprisen tildelt for dette.
Og det var ikke uden en skandale - Bell blev efterladt uden præmie
- Ja, Frel Hoyle skrev et brev til avisen og talte om, at det, hun gjorde, slet ikke var tilfældigt, og det var hun, der bemærkede, at signalet kommer fra en del af himlen med en forskel i sideriske dage. Der var en del diskussion om dette, og Jocelyn skrev selv senere, at hun ikke var fornærmet og ikke havde nogen klager. I det mindste kan vi sige, at ingen pressede eller skubbet nogen der med vilje.
Det mærkelige objekt viste sig at være en neutronstjerne, men dette var tilfældet, da deres eksistens blev forudsagt tidligere?
Salgsfremmende video:
- Ja, neutronstjerner har forudsagt siden 1930'erne. I starten, selv før opdagelsen af neutroner, var der en abstrakt teoretisk forudsigelse foretaget af Landau om, at der kunne være superdense stjerner med en densitet som en atomkerne. Derefter, i 1934, da neutronen blev opdaget, dukkede en artikel af Baade og Zwicky op, hvor det korrekt blev forudsagt, at neutronstjerner hovedsageligt kan bestå af neutroner, og at de er født i supernova-eksplosioner. De angav vigtige nøgleparametre. På den ene eller anden måde dukkede eksistensen af neutronstjerner op blandt teoretikere, et sted i midten af 60'erne begyndte de i detaljer at modellere afkøling af disse kilder. Og generelt set i det 67. år blev der skrevet en artikel af Franco Pacini, hvor pulsarstråling næsten var forudsagt.
Så med opdagelsen af 1967 blev en hel klasse af nye objekter af stjernemasser på størrelse med en stor by kendt af videnskaben. Hvad er deres typer?
- Der er faktisk mange forskellige neutronstjerner. Men dette er hovedsageligt opnåelsen af de seneste år. Først troede man, at alle unge neutronstjerner ligner pulsaren i Crab Nebula. Og vi kan se gamle neutronstjerner i binære systemer, hvis materien strømmer på dem fra en ledsagerstjerne. Og så viste det sig, at unge neutronstjerner kan manifestere sig på en meget forskelligartet måde. Den mest berømte type kilder er sandsynligvis magnetarer.
Magnetarer kan betragtes som en af de lyseste opdagelser af russisk-sovjetisk astronomi - blinkende genstande, der når maksimalt en helt fantastisk strålingskraft, mere end 10 milliarder sollys.
På den anden side er der stadig unge neutronstjerner. Men de er helt forskellige fra pulsarer, dvs. manifesterer sig ikke som pulsarer. Disse er for eksempel afkølende neutronstjerner i solenergi, de såkaldte. De storslåede syv. Der er kilder i supernovarester. Det er meget smukt, når vi midt i resten af kvarteret ser en lille punkt røntgenkilde, der ikke viser nogen aktivitet. Det er en ung neutronstjerne, og vi ser stråling fra dens varme overflade. Der er også forskellige interessante varianter af pulsarer, f.eks. Roterende radiotransienter - genstande, der ikke impulser hver eneste revolution.
Hvilken rolle begyndte pulsarer at spille i astronomi og i anvendte problemer?
- Generelt var alle forskere lamslåede af stabiliteten i rotationen af pulsarerne, så pulsaren fungerer som et meget præcist ur.
Og dette giver en fremragende mulighed for at teste generel relativitet. Den anden Nobelpris for neutronstjerner blev faktisk givet for at kontrollere den generelle relativitet for disse genstande (især eksistensen af tyngdekraftsbølger blev indirekte bekræftet).
Stoffet i dybden af neutronstjerner er i en super tæt tilstand - i en sådan tilstand, at vi ikke kan modtage i laboratorier på Jorden. Og dette er interessant for fysikere. Der er et meget stærkt magnetfelt på deres overflade, hvilket også er umuligt at få i et laboratorium. Pulsarer viser undertiden periodefejl, der ændrer sig pludseligt. Og den første idé var, at dette skyldes et brud i skorpen. Men faktisk ser det ud til, at dette stadig ikke er skorpefejl, men der er en endnu mere interessant effekt forbundet med det faktum, at der er hvirvler af overfladiske neutroner i skorpen. Og når systemet med disse hvirvler er genopbygget, sker der en periodefejl - stjernen accelererer skarpt sin rotation.
Og som de siger, pulsarer er af national økonomisk betydning.
I lang tid blev det antaget, at det vigtigste er deres rotationsstabilitet. Derfor blev nøjagtige tidsstandarder baseret på radiopulsarer udviklet meget alvorligt.
Og det faktum, at de ikke er blevet implementeret i dag, skyldes kun, at der også er meget alvorlige fremskridt inden for oprettelse af atomur. Så neutronstjerner var ikke nyttige her, men de var nødvendige for at løse et andet problem.
I rumforskning er der et problem med autonom navigation af satellitter. Hvis vi har et rumfartøj, der flyver et sted mellem Jupiters og Saturn, er det ideelt nødvendigt at beslutte selv, hvor og hvornår motoren skal tændes for at rette bane. For at gøre dette har han brug for at kende sin hurtighed og placering. Nu løses dette ved konstant kontakt med Jorden. Men dette er dårligt. For det første, fordi signalet kan gå frem og tilbage i flere timer, og for det andet skal du bruge en kraftfuld radiosender ombord. Det ville være dejligt, hvis satellitten kunne beslutte dette på egen hånd. Og pulsarer er den perfekte løsning. Fordi de giver stabile impulser.
Satellitten bevæger sig i forhold til solsystemets masse. Henholdsvis, Hvis vi beregner ankomsttiderne for impulser til barycenteret, kan vi fra forsinkelsen i den målte ankomsttid bestemme koordinaterne for satellitten i solsystemet.
Hvis satellitten bevæger sig, forekommer Doppler-effekten. Hvis det bevæger sig mod pulsaren, øges frekvensen for ankomst af pulser. Hvis den er i modsat retning, aftager den. Hvis flere sådanne pulsarer observeres, kan apparatets tredimensionelle position og hastighed bestemmes nøjagtigt. I dag har teknologiske fremskridt gjort røntgendetektorer ret billige, lette og energieffektive. Og den første kinesiske satellit med en prototype af et sådant navigationssystem flyver allerede. Og den anden prototype testes nu på International Space Station. Der er en amerikansk enhed NICER, som en del af dets anvendelse udføres SEXTANT-eksperimentet, hvor røntgennavigationssystemet testes. Sandsynligvis vil næste generations interplanetære stationer allerede blive styret af pulsarer.
Pavel Kotlyar
