Dipoliryhmän kaukoputki - johtimien ja pylväiden massa, joka oli venytetty 57 tenniskentän kokoiselle alueelle - kesti Cambridgen yliopiston opiskelijoilta yli kaksi vuotta rakentaakseen. Mutta teleskoopin valmistuttua heinäkuussa 1967 kesti vain muutaman viikon, kunnes jatko-opiskelija Jocelyn Bell Burnell havaitsi jotain, joka johtaisi tähtitieteen alaan.
Asiaan liittyvä sisältö
- Vuosikymmeniä Nobelille luovuttuaan Jocelyn Bell Burnell saa hänet saapumaan
- Maailman suurin radioteleskooppi vakoo vakiona ensimmäisiä pulsareitaan
Jättiläinen verkkomainen kaukoputki tuotti tarpeeksi tietoa täyttääkseen 700 jalkaa paperia viikossa. Analysoimalla tätä, Bell Burnell huomasi heikon, toistuvan signaalin, jota hän kutsui ”rypäleksi” - säännölliseksi pulssisarjaksi, joka oli erotettu toisistaan 1, 33 sekunnin välein. Hänen esimiehensä Antony Hewishin avulla Bell Burnell pystyi kaappaamaan signaalin uudelleen myöhemmin syksyllä ja talvella.
Signaali näytti siltä, ettei mikään tähtitieteilijä ollut koskaan nähnyt. Vielä kauan Bell Burnell löysi sieltä lisää pieniä majakoita, aivan kuten ensimmäisetkin, mutta sykkivät eri nopeuksilla taivaan eri puolilla.
Poistamisen jälkeen selkeät selitykset, kuten radion häiriöt Maasta, tutkijat antoivat signaalille kuvitteellisen lempinimen LGM-1 "pienille vihreille miehille" (siitä tuli myöhemmin CP 1919 "Cambridge pulsar"). Vaikka he eivät vakavasti ajatelleet, että se voisi olla maapallon ulkopuolella, kysymys jäi: mikä muu maailmankaikkeudessa voisi päästää tällaisen tasaisen, säännöllisen pilkun?
Onneksi tähtitieteen kenttä oli kollektiivisesti valmis sukeltamaan mysteeriin. Kun löytö ilmestyi arvostetussa Nature- lehdessä 24. helmikuuta 1968, muut tähtitieteilijät kertoivat pian vastauksesta: Bell Burnell oli löytänyt pulsaarit, aikaisemmin kuvittelemattoman neutronitähden muodon, joka pyörii nopeasti ja säteili röntgen- tai gammasäteilyn säteitä. .
"Pulsaareja ei täysin odotettu, joten oli huomattavaa löytää sellainen asia, jota emme ole koskaan ajatelleet teoriapohjaisesti", kertoo Harvardin yliopiston astrofysiikko Josh Grindlay, joka oli jatko-opiskelija Harvardissa, kun jännitys pyörii ympäri maailmaa. löytö. ”Pulsareiden löytäminen kertoo meille, että pienikokoisten esineiden maailma oli todella todellinen.” Viimeisen 50 vuoden aikana tutkijat ovat arvioineet, että pelkästään galaksissamme on kymmeniä miljoonia pulsaareja.
Bell Burnell vuonna 1967, vuonna, jolloin hän havaitsi, mitkä astrofysiikot tunnustavat pian ensimmäisiksi tunnetuiksi pulsareiksi. (Wikimedia Commons) Pieninä esineinä Grindlay tarkoittaa eksoottisia taivaankappaleita, joihin sisältyy mustia reikiä ja neutronitähtiä. Fyysikot Walter Baade ja Fritz Zwicky ehdottivat vuonna 1934 neutronitähtiä, mutta niiden arveltiin olevan liian tummia ja pieniä, jotta tutkijat voisivat tunnistaa ne todellisuudessa. Nämä uskomattoman pienet, tiheät tähdet ajateltiin olevan supernovaprosessin lopputulos - kun valtava tähti räjähtää ja jäljelle jäävä aine romahtaa itsestään.
Baade ja Zwicky olivat oikeassa. Kuten astrofysiikot havaitsivat, pulsaarit olivat pieni osa neutronitähtiä - ja koska ne olivat näkyviä, ne todistivat muiden neutronitähteiden olemassaolon. Tiiviisti pakattuista neutroneista valmistettujen pulsaarien halkaisija voi olla vain noin 13 mailia, mutta ne voivat kuitenkin sisältää kaksi kertaa enemmän kuin aurinko. Tarkasteltaessa tätä näkökulmaa, osa sokerikuution kokoista neutronitähtia painaa saman määrän kuin Mount Everest. Ainoa esine maailmankaikkeudessa, jolla on suurempi tiheys kuin neutronitähteillä ja pulsaareilla, on musta aukko.
Pulssarit eroavat muista neutronitähteistä sillä, että ne pyörittävät, kuten yläosat, jotkut niin nopeasti, että lähestyvät valon nopeutta. Tämä kehrävä liike yhdessä niiden luomien magneettikenttien kanssa johtaa säteen ampumiseen niistä molemmilta puolilta - ei niin paljon kuin auringon jatkuvaa hehkua, vaan enemmän kuin majakan pyörivä kohdevalo. Juuri tämä välkyntä antoi astrofysiikan tutkijoille mahdollisuuden havaita ja havaita pulsareita ja päätellä neutronitähtien olemassaoloa, jotka jäävät näkymättömiksi.
"Tuolloin, kun tämä tapahtui, emme tienneet, että tähtiä välillä oli tavaraa, puhumattakaan siitä, että se oli myrskyisä", Bell Burnell kertoi New Yorkerille vuonna 2017 heijastellen hänen historiallista havaintoaan. "Se on yksi niistä asioista, joka on tullut ilmi pulsareiden löytämisestä - enemmän tietoa tähtiä koskevasta tilasta."
Neutronitähtien olemassaolon todistamisen lisäksi pulsaarit myös hioivat ymmärrystämme hiukkasfysiikasta ja tarjosivat enemmän todisteita Einsteinin suhteellisuusteorialle. "Koska ne ovat niin tiheitä, ne vaikuttavat avaruusaikaan", sanoo San Diegon osavaltion yliopiston fyysikko Fridolin Weber. "Jos sinulla on hyvää tietoa pulsaareista, Einsteinin teoria voidaan testata kilpailevia teorioita vastaan."
Käytännöllisissä sovelluksissa pulssarit ovat melkein yhtä tarkkoja kuin atomikelloja, jotka mittaavat aikaa tarkemmin kuin mikään muu virrattujen atomien säännöllisten liikkeiden kautta. Jos aiomme koskaan lähettää astronauteja syvälle avaruuteen, pulsaattorit voisivat toimia navigointipisteinä, Weber sanoo. Itse asiassa kun NASA käynnisti Voyager-koettimet 1970-luvulla, avaruusalus sisälsi 14 aurinkolaskuriin perustuvan kartan Aurinkomme sijainnista galaksissa (vaikka jotkut tutkijat ovat kritisoineet karttaa, koska olemme oppineet, että galaksissa on paljon enemmän pulsereita) kuin aiemmin uskottiin).
Viime aikoina tutkijat ovat optimistisia käyttämään pulsaatoreita gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi tarkkailemalla niitä pienten poikkeavuuksien varalta. Nämä avaruusajan aallot, jotka saivat aikaan Einsteinin ja auttoivat tutkijoita ymmärtämään kuinka massiiviset ja tiheät esineet vaikuttavat avaruuteen, ansaitsivat löytäjilleen vuoden 2017 Nobelin fysiikkapalkinnon - aivan kuten Antony Hewish oli voittanut fysiikan palkinnon vuonna 1974. (Bell Burnell ei ollut palkittiin palkinnolla ehkä sen vuoksi, että hänellä on aste opiskelijana, kuten hän väittää, tai siitä, että hän on nainen, kuten muut ovat ehdottaneet.) Nyt tutkijat suunnittelevat pulsaareja löytääkseen painovoima-aaltoja, joita edes LIGO ei pysty havaitsemaan.
Kuitenkin pulsareiden käyttäytymisestä ja heidän paikastaan galaksissa tulee vielä paljon kysymyksiä. "Emme silti täysin ymmärrä radiopulssien tuottavan tarkkaa sähköodynamiikkaa", Grindlay sanoo. Jos tutkijat voisivat tarkkailla pulsaaria binaarisessa järjestelmässä, jossa on musta aukko - kaksi objektia ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa -, se tarjoaisi vielä enemmän tietoa fysiikan luonteesta ja maailmankaikkeudesta. Uusien kaukoputkien, kuten Etelä-Afrikassa sijaitsevan neliökilometrimallin ja Kiinassa sijaitsevan viidensadan metrin aukon pallomaisen teleskoopin (FAST), avulla fyysikoilla on todennäköisesti paljon enemmän tietoa työskentelemiseen pian.
"Meillä on paljon malleja erittäin tiheästä aineesta ja esineistä [kuten pulsaareista], mutta tiedämme mitä todella tapahtuu ja kuinka kuvata niitä yksityiskohtaisesti, tarvitsemme korkealaatuista tietoa", Weber sanoo. ”Tämä on ensimmäinen kerta, kun saamme nämä tiedot. Tulevaisuus on todella jännittävä. ”
