Točno prije pola stoljeća astronomi su uhvatili čudan signal, koji je u početku bio pogrešan porukama stranaca. Kako su pulsari uplašili znanstvenike i što su postali astronomi 50 godina kasnije, rekao je vodeći istraživač Moskovskog državnog sveučilišta, doktor fizičkih i matematičkih znanosti, astrofizičar Sergej Popov.
- Sergej, prije točno 50 godina radio-astronomi u Cambridgeu prvi su put otkrili radio pulsar. Kako se to dogodilo?- Bila je to 1967., cijela se Velika Britanija pripremala za 50. obljetnicu Velikog listopada, Pink Floyd izdali su svoj prvi album, The Beatles snimili Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band, ako se ne varam. Jocelyn Bell je, kao studentica diplome, svaki dan primala 30 metara papira, gdje su se podaci o radio signalima pisali izrezanom rukom snimača. I ona je radila s njima. Polako je počela primjećivati čudan signal koji više puta dolazi s istog područja neba. Vidjela je da signal dolazi svakih 23 sata 56 minuta, odnosno za vrijeme Zemljine revolucije u odnosu na zvijezde. Prvi takav signal na snimkama diktafona, koje su primijetile, odnosi se na 6. kolovoza. Ali sve su to kasnije identificirali. Potom je to prijavila vođi, Anthonyju Hewishu, i imali su mnoge sumnje u to koliko je pravi signal. Odlučeno je testirati ovaj signal, a 28. studenoga njihova je provjera okrunjena uspjehom. Štoviše, u tom su trenutku shvatili da ovaj signal dolazi s vremenom od 1,33 sekunde. Tada je bilo potrebno odbaciti gomilu svakakvih opcija, uključujući vanzemaljce. Nikad nećemo znati koliko je ozbiljno netko od njih uzeo ovu verziju - vrijeme je bilo takvo, svijest svih se proširila. Neposredno prije Božića, dok je odlazio na praznike, Jocelyn je otkrila drugi izvor. Jocelyn je otkrila drugi izvor. Jocelyn je otkrila drugi izvor.
I nisu žurili obavještavati svijet o otkriću?
- Postojala je vrlo ozbiljna mogućnost da je taj signal umjetan, pa je Hewish došao na ideju da ako signal dolazi s određenog planeta, a planeta se vrti oko svoje zvijezde, tada će se primijetiti prilično jak doplerovski pomak signala. Namjerno su istražili ovu opciju i odbacili je, odnosno shvatili da izvor nije na objektu koji se periodično kreće oko zvijezde. Pa, onda su objavili članak u Natureu, gdje je, u skladu s tadašnjim tradicijama i naredbama, Huish prvi autor, a Bell drugi.
Tada se vodila velika rasprava o prirodi objekta, a manje od sedam godina kasnije, prilično brzo, za to je dodijeljena Nobelova nagrada.
I nije bilo bez skandala - Bell je ostao bez nagrade
- Da, Frel Hoyle napisala je pismo novinama i progovorila o činjenici da ono što je učinila uopće nije slučajno, a upravo je ona primijetila da signal dolazi s jednog dijela neba s razlikom u siderealnim danima. Bilo je nekih rasprava o tome, a sama Jocelyn je kasnije napisala da nije uvrijeđena i da nema pritužbi. Bar možemo reći da nitko tamo nije namjerno gurnuo ili gurnuo tamo.
Čudan se objekt pokazao kao neutronska zvijezda, ali je li to bio slučaj kada je njihovo postojanje predviđeno ranije?
Promotivni video:
- Da, neutronske zvijezde predviđaju od 1930-ih. U početku, čak i prije otkrića neutrona, postojalo je apstraktno teorijsko predviđanje Landaua da mogu postojati superzvučne zvijezde gustoće poput atomskog jezgra. Zatim se 1934. godine, kada je otkriven neutron, pojavio članak Baadea i Zwickyja, gdje se ispravno predviđalo da se neutronske zvijezde uglavnom sastoje od neutrona i da su rođene u eksplozijama supernove. Naznačili su važne ključne parametre. Zatim, na ovaj ili onaj način, postojanje neutronskih zvijezda pojavilo se među teoretičarima, negdje sredinom 1960-ih oni su počeli detaljno modelirati hlađenje tih izvora. I općenito govoreći, u 67. godini napisao je članak Franca Pacinija u kojem je gotovo predviđeno pulsarno zračenje.
Znanjem, otkrićem 1967. godine znanost je postala poznata čitava klasa novih objekata zvjezdanih masa veličine velikog grada. Koje su njihove vrste?
- Doista, postoji mnogo različitih neutronskih zvijezda. Ali to je uglavnom dostignuće posljednjih godina. U početku se vjerovalo da su sve mlade neutronske zvijezde slične pulsaru u magli Crab. I možemo vidjeti stare neutronske zvijezde u binarnim sustavima ako na njih teče materija iz prateće zvijezde. A onda se pokazalo da se mlade neutronske zvijezde mogu manifestirati na vrlo raznolik način. Najpoznatija vrsta izvora su vjerojatno magnetari.
Magnetari se mogu smatrati jednim od najsjajnijih otkrića rusko-sovjetske astronomije - blještavim objektima, dostižući maksimalnu apsolutno fantastičnu snagu zračenja, veću od 10 milijardi sunčeve svjetlosti.
S druge strane, još uvijek postoje mlade neutronske zvijezde. Ali potpuno su različiti od pulsara, tj. ne manifestiraju se kao pulsari. To su, na primjer, rashladne neutronske zvijezde u solarnom okruženju, tzv. Veličanstvena sedmorica. Postoje izvori u ostacima supernove. Vrlo je lijepo kad točno u središtu ostatka vidimo mali točki rendgenski izvor koji ne pokazuje nikakvu aktivnost. To je mlada neutronska zvijezda, a mi vidimo toplinu s njene vruće površine. Postoje i razne zanimljive varijante pulsara, na primjer, kao što su rotirajuće radio tranzicije - objekti koji daju impuls ne svakoj revoluciji.
Kakvu su ulogu pulsari počeli igrati u astronomiji i u primijenjenim problemima?
- Općenito, svi su znanstvenici bili šokirani stabilnošću rotacije pulsara, pa pulsar djeluje poput vrlo preciznog sata.
A ovo pruža izvrsnu priliku za testiranje opće relativnosti. Druga Nobelova nagrada za neutronske zvijezde, dodijeljena je, zapravo, za provjeru opće relativnosti za te objekte (posebno je neizravno potvrđeno postojanje gravitacijskih valova).
Tvar koja se nalazi u dubinama neutronskih zvijezda nalazi se u superzgusnutom stanju - u takvom stanju kojeg ne možemo primiti u laboratorijima na Zemlji. A to je zanimljivo za fizičare. Na njihovoj se površini nalazi vrlo snažno magnetsko polje, što je također nemoguće dobiti u laboratoriju. Pulsari ponekad pokazuju greške u razdoblju koje se naglo mijenjaju. A prva ideja bila je da je to zbog puknuća kore. No, u stvari, čini se da to još uvijek nisu krucijalne greške, ali postoji još zanimljiviji učinak povezan s činjenicom da u kore postoje vrtlozi superfluidnih neutrona. A kad se sustav tih vrtloga obnovi, tada dolazi do neuspjeha razdoblja - zvijezda naglo ubrzava svoju rotaciju.
A, kako kažu, pulsari su od nacionalne gospodarske važnosti.
Dugo se vjerovalo da je najvažnija njihova stabilnost rotacije. Stoga su precizne vremenske norme temeljene na radio pulsima razvijene vrlo ozbiljno.
A činjenica da se one danas nisu provodile je samo zbog činjenice da je također vrlo ozbiljan napredak na polju stvaranja atomskog sata. Dakle, neutronske zvijezde ovdje nisu bile korisne, ali su bile potrebne za rješavanje drugog problema.
U svemirskim istraživanjima postoji problem autonomne navigacije do satelita. Ako imamo svemirski brod koji leti negdje između Jupitera i Saturna, onda bi u idealnom slučaju trebao sam odlučiti gdje i kada upaliti motor kako bi ispravio orbitu. Da bi to postigao, treba znati njegovu brzinu i lokaciju. Sada se to rješava stalnim kontaktom sa Zemljom. Ali ovo je loše. Prvo, jer signal može ići naprijed i nazad nekoliko sati, i drugo, na brodu morate napajati snažni radio odašiljač. Bilo bi sjajno kada bi satelit mogao to sam odlučiti. A pulsari su savršeno rješenje. Jer daju stabilne impulse.
Satelit se kreće u odnosu na središte mase Sunčevog sustava. Odnosno, Ako izračunamo vrijeme dolaska impulsa za barcentar, tada iz odgađanja izmjerenog vremena dolaska možemo odrediti koordinate satelita u Sunčevom sustavu.
Ako se satelit kreće, tada nastaje Dopplerov efekt. Ako se kreće prema pulsaru, povećava se učestalost dolaska impulsa. Ako je u suprotnom smjeru, onda se smanjuje. Ako se opazi nekoliko takvih pulsara, trodimenzionalni položaj i brzina uređaja mogu se točno odrediti. Danas su tehnološki napredak X-detektori učinio prilično jeftinim, laganim i energetski učinkovitim. A prvi kineski satelit s prototipom takvog navigacijskog sustava već leti. A drugi se prototip sada testira na Međunarodnoj svemirskoj stanici. Postoji američki uređaj NICER, a kao dio njegove upotrebe provodi se eksperiment SEXTANT u kojem se ispituje rentgenski navigacijski sustav. Najvjerojatnije, interplanetarne stanice sljedeće generacije već će se voditi pulsarima.
Pavel Kotlyar