Precies een halve eeuw geleden vingen astronomen een vreemd signaal op, dat aanvankelijk werd aangezien voor berichten van buitenaardse wezens. Hoe de pulsars wetenschappers bang maakten en wat ze 50 jaar later werden voor astronomen, zei de leidende onderzoeker van de Moscow State University, doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen, astrofysicus Sergey Popov.
- Sergey, precies 50 jaar geleden ontdekten radioastronomen in Cambridge voor het eerst een radiopulsar. Hoe is dit gebeurd?- Het was 1967, het hele VK was zich aan het voorbereiden op de 50ste verjaardag van Great October, Pink Floyd bracht hun eerste album uit, The Beatles namen Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band, als ik me niet vergis. Jocelyn Bell ontving als afgestudeerde student elke dag 30 meter papier, waarop de gegevens over radiosignalen werden geschreven met de knoestige hand van een recorder. En ze werkte met hen samen. Langzaam begon ze een vreemd signaal op te merken dat herhaaldelijk uit hetzelfde deel van de lucht komt. Ze zag dat het signaal elke 23 uur 56 minuten komt, dat wil zeggen voor de periode van de omwenteling van de aarde ten opzichte van de sterren. Het eerste dergelijke signaal op de opnames van de recorder, door haar opgemerkt, verwijst naar 6 augustus. Maar ze ontdekten dit allemaal later. Toen rapporteerde ze dit aan de leider, Anthony Hewish, en ze hadden veel twijfels over hoe echt dit signaal was. Er werd besloten om dit signaal te testen en op 28 november werd hun verificatie met succes bekroond. Bovendien realiseerden ze zich op dat moment dat dit signaal wordt geleverd met een periode van 1,33 seconden. Toen was het nodig om allerlei opties weg te gooien, inclusief buitenaardse wezens. We zullen nooit weten hoe serieus wie van hen deze versie heeft genomen - de tijd was zo, het bewustzijn van alles werd uitgebreid. Toen Jocelyn vlak voor Kerstmis op vakantie ging, ontdekte hij een tweede bron. Jocelyn ontdekte een tweede bron. Jocelyn ontdekte een tweede bron.
En ze hadden geen haast om de wereld over de ontdekking te informeren?
- Er was een zeer ernstige mogelijkheid dat dit signaal kunstmatig is, en daarom kwam Hewish op het idee dat als het signaal van een bepaalde planeet komt en de planeet om zijn ster draait, er een vrij sterke Dopplerverschuiving van het signaal merkbaar zal zijn. Ze hebben deze optie doelbewust onderzocht en verworpen, dat wil zeggen dat ze zich realiseerden dat de bron niet op een object ligt dat periodiek rond de ster beweegt. Welnu, toen publiceerden ze een artikel in Nature, waar, in overeenstemming met de tradities en orden van die tijd, Huish de eerste auteur was en Bell de tweede.
Toen ontstond er een grote discussie over de aard van het object, en minder dan zeven jaar later, vrij snel, werd hiervoor de Nobelprijs uitgereikt.
En het was niet zonder schandaal - Bell had geen prijs
- Ja, Frel Hoyle schreef een brief aan de krant en sprak over het feit dat wat ze deed helemaal niet toevallig was, en zij was het die merkte dat het signaal uit een deel van de lucht komt met een verschil in sterrentijd. Hierover was enige discussie en Jocelyn zelf schreef later dat ze niet beledigd was en geen klachten had. We kunnen tenminste zeggen dat niemand met opzet iemand daarheen heeft geduwd of geduwd.
Het vreemde object bleek een neutronenster te zijn, maar dit was het geval toen hun bestaan eerder werd voorspeld?
Promotie video:
- Ja, neutronensterren voorspellen al sinds de jaren dertig. In het begin, zelfs vóór de ontdekking van neutronen, deed Landau een abstracte theoretische voorspelling dat er superdense sterren zouden kunnen zijn met een dichtheid als een atoomkern. Toen, in 1934, toen het neutron werd ontdekt, verscheen een artikel van Baade en Zwicky, waarin correct werd voorspeld dat neutronensterren voornamelijk uit neutronen kunnen bestaan en dat ze in supernova-explosies worden geboren. Ze gaven belangrijke sleutelparameters aan. Toen, op de een of andere manier, dook het bestaan van neutronensterren op onder theoretici, ergens in het midden van de jaren 60 begonnen ze de afkoeling van deze bronnen in detail te modelleren. En over het algemeen werd in het 67e jaar een artikel geschreven door Franco Pacini, waarin pulsarstraling bijna werd voorspeld.
Dus, met de ontdekking van 1967, werd een hele klasse nieuwe objecten van sterrenmassa's ter grootte van een grote stad bekend bij de wetenschap. Wat zijn hun typen?
- Er zijn inderdaad veel verschillende neutronensterren. Maar dit is vooral de prestatie van de afgelopen jaren. Aanvankelijk werd aangenomen dat alle jonge neutronensterren vergelijkbaar zijn met de pulsar in de Krabnevel. En we kunnen oude neutronensterren in dubbelstersystemen zien als er materie op stroomt van een begeleidende ster. En toen bleek dat jonge neutronensterren zich op een heel diverse manier kunnen manifesteren. Het bekendste type bronnen zijn waarschijnlijk magnetars.
Magnetars kunnen worden beschouwd als een van de helderste ontdekkingen van de Russisch-Sovjet-astronomie - flitsende objecten, die een maximum bereiken van een absoluut fantastisch stralingsvermogen, meer dan 10 miljard zonnelichtheid.
Aan de andere kant zijn er nog jonge neutronensterren. Maar ze zijn totaal anders dan pulsars, d.w.z. manifesteren zich niet als pulsars. Dit zijn bijvoorbeeld afkoelende neutronensterren in zonne-omgevingen, de zogenaamde. De prachtige zeven. Er zijn bronnen in supernovaresten. Het is heel mooi als we midden in het overblijfsel een puntige röntgenbron zien die geen enkele activiteit vertoont. Het is een jonge neutronenster en we zien straling van zijn hete oppervlak. Er zijn ook diverse interessante varianten van bijvoorbeeld pulsars, zoals roterende radiotransiënten - objecten die niet elke omwenteling een impuls geven.
Welke rol begonnen pulsars te spelen in de astronomie en bij toegepaste problemen?
- Over het algemeen waren alle wetenschappers verbluft door de stabiliteit van de rotatie van de pulsars, dus de pulsar werkt als een zeer nauwkeurige klok.
En dit biedt een uitstekende gelegenheid om de algemene relativiteitstheorie te testen. De tweede Nobelprijs voor neutronensterren werd in feite gegeven voor het controleren van de algemene relativiteitstheorie voor deze objecten (met name werd het bestaan van zwaartekrachtgolven indirect bevestigd).
De substantie in de diepten van neutronensterren bevindt zich in een superdichte toestand - in een toestand die we niet kunnen ontvangen in laboratoria op aarde. En dit is interessant voor natuurkundigen. Er is een zeer sterk magnetisch veld op hun oppervlak, dat ook in een laboratorium niet te verkrijgen is. Pulsars vertonen soms periodefouten die abrupt veranderen. En het eerste idee was dat dit komt door een breuk in de korst. Maar in feite lijkt het erop dat dit nog steeds geen aardkorstfouten zijn, maar er is een nog interessanter effect verbonden aan het feit dat er wervelingen van superfluïde neutronen in de korst zijn. En wanneer het systeem van deze wervelingen wordt herbouwd, treedt er een periodefout op - de ster versnelt zijn rotatie scherp.
En, zoals ze zeggen, pulsars zijn van nationaal economisch belang.
Lange tijd werd aangenomen dat het belangrijkste de rotatiestabiliteit was. Daarom werden nauwkeurige tijdstandaarden gebaseerd op radiopulsars zeer serieus ontwikkeld.
En het feit dat ze vandaag niet zijn geïmplementeerd, is alleen te wijten aan het feit dat er ook zeer serieuze vooruitgang is op het gebied van het maken van atoomklokken. Neutronensterren waren hier dus niet bruikbaar, maar ze waren nodig om een ander probleem op te lossen.
Bij ruimteonderzoek is er een probleem van autonome navigatie van satellieten. Als we een ruimtevaartuig hebben dat ergens tussen Jupiters en Saturnus vliegt, dan moet het idealiter zelf beslissen waar en wanneer de motor moet worden aangezet om de baan te corrigeren. Om dit te doen, moet hij zijn snelheid en locatie weten. Dit wordt nu opgelost door constant contact met de aarde. Maar dit is slecht. Ten eerste omdat het signaal enkele uren heen en weer kan gaan, en ten tweede moet je een krachtige radiozender aan boord van stroom voorzien. Het zou geweldig zijn als de satelliet dit zelf zou kunnen beslissen. En pulsars zijn de perfecte oplossing. Omdat ze stabiele impulsen geven.
De satelliet beweegt ten opzichte van het massamiddelpunt van het zonnestelsel. Respectievelijk, Als we de aankomsttijden van pulsen voor het zwaartepunt berekenen, kunnen we uit de vertraging in de gemeten aankomsttijd de coördinaten van de satelliet in het zonnestelsel bepalen.
Als de satelliet beweegt, treedt het Doppler-effect op. Als het naar de pulsar beweegt, neemt de frequentie van aankomst van pulsen toe. Als het in de tegenovergestelde richting is, neemt het af. Als er meerdere van dergelijke pulsars worden waargenomen, kan de driedimensionale positie en snelheid van het apparaat nauwkeurig worden bepaald. Tegenwoordig hebben technologische vooruitgang röntgendetectoren vrij goedkoop, lichtgewicht en energiezuinig gemaakt. En de eerste Chinese satelliet met een prototype van zo'n navigatiesysteem vliegt al. En het tweede prototype wordt nu getest op het internationale ruimtestation ISS. Er is een Amerikaans apparaat NICER, in het kader van het gebruik ervan wordt het SEXTANT-experiment uitgevoerd, waarin het röntgennavigatiesysteem wordt getest. Hoogstwaarschijnlijk zullen interplanetaire stations van de volgende generatie al worden geleid door pulsars.
Pavel Kotlyar
