Dalekohled s dipólovým polem - množství drátů a hůlek napříč oblastí o velikosti 57 tenisových kurtů - stavbu studentů univerzity v Cambridge trvalo déle než dva roky. Ale poté, co byl dalekohled dokončen v červenci 1967, trvalo jen pár týdnů, než postgraduální student Jocelyn Bell Burnell detekoval něco, co by vyvýšilo pole astronomie.
Související obsah
- Desetiletí poté, co byla předána za Nobelovu cenu, Jocelyn Bell Burnell ji získala
- Největší světový radioteleskop špehuje své první pulzary
Obří dalekohled podobný síti vytvořil dostatek dat, aby každý týden naplnil 700 stop papíru. Analýzou této situace si Bell Burnell všiml slabého, opakujícího se signálu, který nazývala „poškrábání“ - pravidelný řetězec pulzů, od sebe vzdálených 1, 33 sekundy. S pomocí jejího nadřízeného Antonyho Hewishe, Bell Burnell byl schopný zachytit signál znovu později ten podzim a zima.
Signál vypadal jako nic, co žádný astronom nikdy předtím neviděl. Ještě dlouho však Bell Burnell objevil další malé majáky, stejně jako první, ale pulzující při různých rychlostech v různých částech oblohy.
Po vyloučení zřejmých vysvětlení, jako je rádiové rušení ze Země, vědci dali signálu fantastickou přezdívku LGM-1 pro „malé zelené muže“ (později se stalo CP 1919 pro „Cambridge pulsar“). Ačkoli si vážně nemysleli, že by to mohly být mimozemšťané, otázka zůstala: co jiného ve vesmíru by mohlo vydat takové stabilní a pravidelné výkyvy?
Pole naštěstí bylo naštěstí kolektivně připraveno se ponořit do tajemství. Když se objev objevil v prestižním časopise Nature dne 24. února 1968, brzy dorazili další astronomové s odpovědí: Bell Burnell objevil pulsary, dříve nepředstavitelnou formu neutronové hvězdy, která se rychle točila a emitovala paprsky rentgenového nebo gama záření .
"Pulsary byly zcela neočekávané, takže bylo pozoruhodné, že jsme objevili něco, o čem jsme nikdy teoreticky nepomysleli, " říká Josh Grindlay, astrofyzik Harvardské univerzity, který byl doktorandem na Harvardu, zatímco vzrušení kroužilo kolem objev. „Objev pulsarů vyniká tím, že nám říká, že svět kompaktních objektů byl velmi reálný.“ V posledních 50 letech vědci odhadují, že v naší galaxii jsou desítky milionů pulsarů.
Bell Burnell v roce 1967, v roce, kdy pozorovala, co astrofyzici brzy identifikují jako první známé pulsary. (Wikimedia Commons) Kompaktními objekty znamená Grindlay ty exotické nebeské objekty, které obsahují černé díry a neutronové hvězdy. Neutronové hvězdy byly navrženy v roce 1934 fyziky Walterem Baadem a Fritzem Zwickým, ale vědci se domnívali, že jsou příliš temní a minutoví, než aby se vědci mohli ve skutečnosti identifikovat. Tyto neuvěřitelně malé, husté hvězdy byly považovány za výsledek procesu supernovy - když obrovská hvězda exploduje a zbývající hmota se zhroutí na sebe.
Baade a Zwicky měli pravdu. Jak astrofyzici objevili, pulsary byly malou podmnožinou neutronových hvězd - a protože byly viditelné, prokázaly existenci dalších neutronových hvězd. Vyrobené z pevně zabalených neutronů, pulsary mohou mít průměr jen asi 13 mil, přesto obsahují dvojnásobek hmotnosti Slunce. Abych to uvedl v perspektivě, část neutronové hvězdy o velikosti kostky cukru by vážila stejné množství jako Mount Everest. Jediným objektem ve vesmíru s vyšší hustotou než neutronové hvězdy a pulsary je černá díra.
To, co odlišuje pulsary od ostatních neutronových hvězd, je skutečnost, že se točí jako vrcholky, některé se tak rychle přibližují rychlosti světla. Tento rotující pohyb, kombinovaný s magnetickými poli, která vytvářejí, má za následek vystřelení paprsku z nich na obou stranách - ne tolik jako neustálá záře našeho Slunce, ale spíš jako rotující bodové světlo majáku. Právě toto blikání umožnilo astrofyzikům pozorovat a detekovat pulsary na prvním místě a odvodit existenci neutronových hvězd, které zůstávají neviditelné.
"V době, kdy se to stalo, jsme nevěděli, že mezi hvězdami jsou věci, natož že to bylo bouřlivé, " řekl Bell Burnell New Yorker v roce 2017, což se odrazilo na jejím historickém pozorování. "To je jedna z věcí, která vyšla z objevu pulsarů - více znalostí o prostoru mezi hvězdami."
Kromě dokazování existence neutronových hvězd pulsary také vyladily naše porozumění částicové fyzice a poskytly více důkazů pro Einsteinovu teorii relativity. "Protože jsou tak hustí, mají dopad na vesmírný čas, " říká fyzik fyziků San Diego State University Fridolin Weber. "Pokud máte dobré údaje o pulsarech, pak Einsteinova teorie může být testována na základě konkurenčních teorií."
Pokud jde o praktické aplikace, pulsary jsou téměř stejně přesné jako atomové hodiny, které měří čas přesněji než cokoli jiného pravidelnými pohyby energizovaných atomů. Kdybychom někdy poslali astronauty hluboko do vesmíru, pulsary by mohly fungovat jako navigační body, říká Weber. Když NASA v 70. letech spustila sondy Voyager, zahrnovala kosmická sonda mapu polohy našeho Slunce v galaxii na základě 14 pulsarů (i když někteří vědci mapu kritizovali, protože jsme se dozvěděli, že v galaxii je mnohem více pulsarů) než se dříve domnívalo).
V poslední době se vědci stali optimističtí, pokud jde o použití pulsarů k detekci gravitačních vln, a to sledováním drobných abnormalit. Tyto vlnky v časoprostoru, které potvrdily Einsteina a pomohly vědcům pochopit, jak super masivní a husté objekty ovlivňují prostor, získaly své objevitele Nobelovu cenu za fyziku za rok 2017 - stejně jako Antony Hewish získal Fyzickou cenu v roce 1974. (Bell Burnell nebyl cenu udělil snad kvůli jejímu postavení studentky, jak tvrdí, nebo kvůli tomu, že je žena, jak navrhli jiní.) Nyní vědci plánují používat pulsary k nalezení gravitačních vln, které ani LIGO nedokáže odhalit.
Přesto zůstává mnoho otázek ohledně chování pulsarů a jejich místa v galaxii. "Stále ještě zcela nechápeme přesnou elektrodynamiku toho, co produkuje rádiové impulsy, " říká Grindlay. Pokud by vědci mohli pozorovat pulsar v binárním systému s černou dírou - dva objekty, které spolu vzájemně reagují -, poskytlo by to ještě více nahlédnutí do podstaty fyziky a vesmíru. Díky novým dalekohledům, jako je Square Kilometer Array v Jižní Africe a pětistometrový Aperture Spherical Telescope (FAST) v Číně, budou mít fyzici pravděpodobně brzy k dispozici mnohem více dat.
"Máme spoustu modelů o superhusté hmotě a objektech (jako pulsary), ale abychom věděli, co se vlastně děje a jak je podrobně popsat, potřebujeme vysoce kvalitní data, " říká Weber. "Toto je poprvé, kdy máme tato data k dispozici." Budoucnost je opravdu vzrušující. “
