Teleskop dipolskog niza - masa žica i stupova protezanih na površini veličine 57 teniskih terena - uzeli su studenti sveučilišta Cambridge više od dvije godine. Ali nakon što je teleskop dovršen u srpnju 1967., trebalo je samo nekoliko tjedana da diplomski student Jocelyn Bell Burnell otkrije nešto što bi moglo poboljšati polje astronomije.
Povezani sadržaj
- Desetljeća nakon što su ga položili za nobelovca, Jocelyn Bell Burnell dobiva nagradu
- Najveći svjetski radio teleskop špijunira svoje prve pulsere
Ogromni mrežasti teleskop proizveo je dovoljno podataka da se svaki tjedan puni 700 stopa papira. Analizirajući to, Bell Burnell primijetio je slab, ponavljajući signal koji je nazvala "struganje" - pravilan niz impulsa, razmaknutih za 1, 33 sekunde. Uz pomoć svog nadzornika Antonyja Hewisha, Bell Burnell uspio je ponovno snimiti signal kasnije te jeseni i zime.
Signal je izgledao kao da ga ništa prije nije vidio niti jedan astronom. Još prije puno vremena, Bell Burnell je otkrio više malih svjetionika, baš poput prvih, ali pulsirajući različitim brzinama u različitim dijelovima neba.
Nakon uklanjanja očiglednih objašnjenja poput radio smetnji sa Zemlje, znanstvenici su signalu dali maštoviti nadimak LGM-1, za "male zelene muškarce" (to je kasnije postalo CP 1919 za "Cambridge pulsar"). Iako nisu ozbiljno mislili da bi moglo biti izvanzemaljaca, ostalo je pitanje: što još u svemiru može proizvesti tako neprekidan, pravilan udarac?
Srećom, polje astronomije bilo je kolektivno spremno zaroniti u tajnu. Kada se otkriće pojavilo u uglednom časopisu Nature 24. veljače 1968., drugi astronomi ubrzo su došli s odgovorom: Bell Burnell je otkrio pulsar, prethodno neviđeni oblik neutronske zvijezde koji se brzo vrtio i emitirao zrake rendgenskog ili gama zračenja,
"Pulsari su bili potpuno neočekivani, pa je bilo izvanredno za otkriće nečega o čemu nikada nismo razmišljali u teorijskom smislu", kaže Josh Grindlay, astrofizičar sa Sveučilišta Harvard, koji je bio doktorski student na Harvardu, dok se uzbuđenje vrtilo oko otkriće. „Otkriće pulsara ističe se da je svijet kompaktnih objekata bio vrlo stvaran.“ U posljednjih 50 godina, istraživači su procijenili da u našoj galaksiji postoje deseci milijuna pulsara.
Bell Burnell 1967., godine kad je promatrala ono što će astrofizičari uskoro identificirati kao prvi poznati pulsar. (Wikimedia Commons) Kompaktnim objektima Grindlay označava one egzotične nebeske objekte koji uključuju crne rupe i neutronske zvijezde. Neutronske zvijezde su 1934. godine predložili fizičari Walter Baade i Fritz Zwicky, ali se smatralo da su previše mračni i minutažni da bi se znanstvenici mogli identificirati u stvarnosti. Smatralo se da su ove nevjerojatno male, guste zvijezde rezultat procesa supernove - kada ogromna zvijezda eksplodira, a preostala tvar se sruši na sebe.
Baade i Zwicky bili su u pravu. Kao što su astrofizičari otkrili, pulsari su bili mali podskup neutronskih zvijezda - i, pošto su bili vidljivi, dokazali su postojanje drugih neutronskih zvijezda. Izrađeni od čvrsto nabijenih neutrona, pulsari mogu imati promjer od samo oko 13 milja, a ipak sadrže dvostruku masu sunca. Da se to perspektivno vidi, dio neutronske zvijezde veličine kocke šećera težio bi jednaku količini kao Mount Everest. Jedini objekt u svemiru koji ima veću gustoću od neutronskih zvijezda i pulsara je crna rupa.
Ono zbog čega se pulsari razlikuju od ostalih neutronskih zvijezda jest činjenica da se vrte, poput vrhova, neki se tako brzo približavaju brzini svjetlosti. To okretanje gibanja, u kombinaciji s magnetskim poljem koje stvaraju, rezultira tako da se snop puca od njih s obje strane - ne toliko poput stalnog sjaja našeg Sunca, već više poput rotirajuće reflektora svjetionika. Upravo je to treperenje omogućilo astrofizičarima da u prvom redu promatraju i otkriju pulsare i zaključe postojanje neutronskih zvijezda, koje ostaju nevidljive.
"U vrijeme dok se to događalo nismo znali da postoje neke stvari između zvijezda, a kamoli da je bilo burno", rekao je Bell Burnell za New Yorker 2017. godine, osvrćući se na svoje povijesno promatranje. "To je jedna stvar koja je nastala otkrićem pulsara - više znanja o prostoru između zvijezda."
Osim što su dokazali postojanje neutronskih zvijezda, pulsari su također potaknuli naše razumijevanje fizike čestica i pružili više dokaza za Einsteinovu teoriju relativnosti. „Budući da su toliko guste, utječu na svemirsko vrijeme“, kaže fizičar sa Sveučilišta San Diego Fridolin Weber. "Ako imate dobre podatke o pulsarima, tada se Einsteinova teorija može testirati na temelju konkurentskih teorija."
Što se tiče praktične primjene, pulsari su gotovo precizni kao i atomski satovi, koji mjere vrijeme točnije od bilo čega drugog redovitim kretanjem energiziranih atoma. Kad bismo ikad poslali astronaute duboko u svemir, pulsari bi mogli funkcionirati kao navigacijske točke, kaže Weber. Zapravo, kada je NASA lansirala sonde Voyager 1970-ih, svemirska letjelica uključila je mapu položaja našeg Sunca u galaksiji na temelju 14 pulsara (premda su neki znanstvenici kritizirali kartu jer smo saznali da u galaksiji postoji mnogo više pulsara nego što se prije vjerovalo).
U novije vrijeme, znanstvenici su postali optimistični u pogledu korištenja pulsara za otkrivanje gravitacijskih valova, nadzirući ih na minutne nepravilnosti. Ove pukotine u prostor-vremenu, što je osvetio Einsteina i pomoglo znanstvenicima da shvate kako super masivni i gusti predmeti utječu na prostor, donijeli su svojim otkrivačima Nobelovu nagradu za fiziku za 2017. - baš kao što je Antony Hewish osvojio nagradu za fiziku 1974. (Bell Burnell nije dodijelio nagradu, možda zbog svog statusa studenta, kako tvrdi, ili zbog toga što je žena, kao što su drugi sugerirali.) Sada znanstvenici planiraju pomoću pulsara pronaći gravitacijske valove koje čak i LIGO ne može otkriti.
Ipak, ostaje mnogo pitanja kada je u pitanju ponašanje pulsara i njihovo mjesto u galaksiji. "Još uvijek ne razumijemo u potpunosti točnu elektrodinamiku onoga što proizvodi radio impulse", kaže Grindlay. Ako bi znanstvenici mogli promatrati pulsar u binarnom sustavu s crnom rupom - dva objekta koja međusobno djeluju - koji bi dali još više uvida u prirodu fizike i svemira. Zahvaljujući novim teleskopima poput kvadratnog kilometraža u Južnoj Africi i sfernog teleskopa pet stotina metara (FAST) u Kini, fizičari će vjerojatno imati mnogo više podataka s kojima će uskoro raditi.
"Imamo puno modela super super guste materije i objekata [poput pulsara], ali da bismo znali što se zapravo događa i kako ih detaljno opisati, trebamo visokokvalitetne podatke", kaže Weber. "Ovo je prvi put da ćemo imati ove podatke. Budućnost je zaista uzbudljiva. "
