Telescopul cu tablouri dipolice - o masă de fire și stâlpi întinse pe o suprafață de 57 de terenuri de tenis - au luat studenții de la Universitatea Cambridge mai mult de doi ani pentru a construi. Dar, după ce telescopul a fost terminat în iulie 1967, au fost necesare doar câteva săptămâni pentru studenta absolvită Jocelyn Bell Burnell să detecteze ceva care ar susține domeniul astronomiei.
Continut Asemanator
- Decenii după ce a fost preluat pentru un Nobel, Jocelyn Bell Burnell îi ia datoria
- Cel mai mare radiotelescop din lume spionează primele sale impulsuri
Telescopul uriaș de tip net a produs suficiente date pentru a umple 700 de metri de hârtie în fiecare săptămână. Analizând acest lucru, Bell Burnell a observat un semnal slab, repetitiv, pe care l-a numit „scruff” - un șir obișnuit de impulsuri, distanțate de 1, 33 secunde. Cu ajutorul supraveghetorului ei, Antony Hewish, Bell Burnell a fost capabil să surprindă din nou semnalul mai târziu în acea toamnă și iarnă.
Semnalul nu semăna cu nimic pe care l-a văzut vreun astronom. Cu toate acestea, înainte de mult, Bell Burnell a descoperit mai multe balize acolo, la fel ca prima, dar pulsând la viteze diferite în diferite părți ale cerului.
După ce au eliminat explicații evidente cum ar fi interferențele radio de pe Pământ, oamenii de știință au dat semnalul poreclul fantezist LGM-1, pentru „bărbați verzi” (ulterior a devenit CP 1919 pentru „pulsarul Cambridge”). Deși nu credeau în serios că ar putea fi extratereștri, a rămas întrebarea: ce altceva din univers ar putea emite un blip atât de constant și regulat?
Din fericire, domeniul astronomiei era gata colectiv să se cufunde în mister. Când descoperirea a apărut în prestigiosul jurnal Nature pe 24 februarie 1968, alți astronomi au dat curând un răspuns: Bell Burnell a descoperit pulsars, o formă neimaginată anterior de stea neutronică care a rotit rapid și a emis raze de radiografie sau radiații gamma. .
„Pulsars au fost complet neanticipate, așa că a fost remarcabil pentru o descoperire la ceva la care nu ne-am gândit niciodată în termeni motivați de teorie”, spune Josh Grindlay, un astrofizician al Universității Harvard, care era student la doctorat la Harvard în timp ce emoția se învârtea în jurul descoperire. „Descoperirea pulsarsului se evidențiază că ne spune că lumea obiectelor compacte a fost foarte reală. În ultimii 50 de ani, cercetătorii au estimat că există doar zeci de milioane de pulsars în galaxia noastră.
Bell Burnell în 1967, anul în care a observat ceea ce astrofizicienii ar identifica în curând drept primii pulsars cunoscuți. (Wikimedia Commons) Prin obiecte compacte, Grindlay înseamnă acele obiecte cerești exotice care includ găuri negre și stele de neutroni. Stelele neutronice au fost propuse în 1934 de către fizicienii Walter Baade și Fritz Zwicky, dar s-a crezut că este prea întunecat și minut pentru ca oamenii de știință să se identifice în realitate. Aceste stele incredibil de mici și dense s-au crezut a fi rezultatul procesului supernovei - când o stea enormă explodează și materia rămasă se prăbușește de la sine.
Baade și Zwicky aveau dreptate. Așa cum au descoperit astrofizicienii, pulsarii au fost un mic subset de stele neutronice și, din moment ce erau vizibile, au dovedit existența altor stele neutronice. Fabricate din neutroni bine împachetate, pulsars pot avea un diametru de doar aproximativ 13 mile, conțin totuși de două ori masa soarelui. Pentru a pune asta în perspectivă, o porțiune de stea neutronă de dimensiunea unui cub de zahăr ar cântări aceeași cantitate ca Muntele Everest. Singurul obiect din univers cu o densitate mai mare decât stelele de neutron și pulsars este o gaură neagră.
Ceea ce face pulsars diferit de alte stele cu neutroni este faptul că se învârt, ca vârfurile, unele atât de rapid încât se apropie de viteza luminii. Această mișcare de învârtire, combinată cu câmpurile magnetice pe care le creează, rezultă dintr-o rază care se trage din ele de o parte și de alta - nu atât ca strălucirea constantă a Soarelui nostru, ci mai mult ca lumina reflectoarelor rotative ale unui far. Acest pâlpâire a permis astrofizicienilor să observe și să detecteze pulsarii în primul rând și să deducă existența stelelor neutronice, care rămân invizibile.
„La momentul în care se întâmpla acest lucru, nu știam că există chestii între stele, și cu atât mai puțin că era turbulent”, a spus Bell Burnell pentru New Yorker în 2017, reflectând din nou asupra observației sale istorice. „Acesta este unul dintre lucrurile care au ieșit din descoperirea pulsarelor - mai multe cunoștințe despre spațiul dintre stele.”
Pe lângă faptul că a dovedit existența stelelor neutronice, pulsars au îmbunătățit și înțelegerea noastră asupra fizicii particulelor și au oferit mai multe dovezi pentru teoria relativității a lui Einstein. „Pentru că sunt atât de densi, au un impact asupra spațiului de timp”, spune fizicianul Universității de Stat din San Diego, Fridolin Weber. „Dacă aveți date bune despre pulsars, atunci teoria lui Einstein poate fi testată pe baza teoriilor concurente.”
În ceea ce privește aplicațiile practice, pulsars sunt aproape la fel de precise ca ceasurile atomice, care măsoară timpul mai precis decât orice altceva prin mișcările regulate ale atomilor energizați. Dacă am fi vreodată să trimitem astronauți adânc în spațiu, pulsars ar putea funcționa ca puncte de navigație, spune Weber. De fapt, când NASA a lansat sondele Voyager în anii '70, nava spațială a inclus o hartă a locației Soarelui nostru în galaxie, bazată pe 14 pulsars (deși unii oameni de știință au criticat harta pentru că am aflat că există mult mai mulți pulsari în galaxie) decât se credea anterior).
Mai recent, oamenii de știință au devenit optimisti în ceea ce privește utilizarea pulsarelor pentru a detecta undele gravitaționale, monitorizându-le pentru anomalii minute. Aceste ondulări în spațiu-timp, care l-au vândut pe Einstein și i-au ajutat pe oamenii de știință să înțeleagă modul în care obiectele super masive și dense afectează spațiul, au câștigat descoperitorilor lor Premiul Nobel pentru fizică din 2017 - la fel cum Antony Hewish a câștigat Premiul pentru fizică în 1974. (Bell Burnell nu a fost a acordat premiul, poate datorită statutului ei de studentă, așa cum susține ea, sau pentru a fi femeie, așa cum au sugerat alții.) Acum, oamenii de știință intenționează să folosească pulsars pentru a găsi unde gravitaționale pe care chiar LIGO nu le poate detecta.
Cu toate acestea, o mulțime de întrebări rămân atunci când vine vorba de comportamentul pulsars și locul lor în galaxie. „Încă nu înțelegem complet electrodinamica exactă a ceea ce produce impulsurile radio”, spune Grindlay. Dacă oamenii de știință ar putea observa un pulsar într-un sistem binar cu o gaură neagră - cele două obiecte care interacționează între ele - asta ar oferi o perspectivă și mai mare asupra naturii fizicii și a universului. Datorită noilor telescoape precum Square Kilometer Array în Africa de Sud și Telescopul sferic Aperture de cinci sute de metri (FAST) din China, este posibil ca fizicienii să aibă multe date cu care să funcționeze în curând.
„Avem o mulțime de modele despre materie și obiecte super dense [cum ar fi pulsars], dar pentru a ști ce se întâmplă cu adevărat și cum să le descriem în detaliu, avem nevoie de date de înaltă calitate”, spune Weber. „Este pentru prima dată când urmează să avem aceste date. Viitorul este cu adevărat interesant. ”
