Esattamente mezzo secolo fa, gli astronomi ricevettero uno strano segnale, che inizialmente fu scambiato per messaggi di alieni. Come le pulsar hanno spaventato gli scienziati e cosa sono diventate per gli astronomi 50 anni dopo, ha detto il principale ricercatore dell'Università statale di Mosca, dottore in scienze fisiche e matematiche, l'astrofisico Sergey Popov.
- Sergey, esattamente 50 anni fa i radioastronomi di Cambridge scoprirono per la prima volta una pulsar radio. Come è successo?- Era il 1967, l'intero Regno Unito si stava preparando per il 50 ° anniversario del Great October, i Pink Floyd pubblicarono il loro primo album, The Beatles registrarono Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band, se non sbaglio. Jocelyn Bell, da studente laureato, riceveva ogni giorno 30 metri di carta, dove i dati sui segnali radio venivano scritti con la mano nodosa di un registratore. E ha lavorato con loro. Lentamente, iniziò a notare uno strano segnale che proviene ripetutamente dalla stessa area del cielo. Ha visto che il segnale arriva ogni 23 ore e 56 minuti, cioè per il periodo di rivoluzione della Terra rispetto alle stelle. Il primo segnale del genere sulle registrazioni del registratore, da lei annotato, si riferisce al 6 agosto. Ma hanno identificato tutto questo in seguito. Poi ha riferito questo al leader, Anthony Hewish, e hanno avuto molti dubbi su quanto fosse reale questo segnale. Si è deciso di testare questo segnale e il 28 novembre la loro verifica è stata coronata dal successo. Inoltre, in quel momento si sono resi conto che questo segnale arriva con un periodo di 1,33 secondi. Quindi è stato necessario scartare un mucchio di tutti i tipi di opzioni, inclusi gli alieni. Non sapremo mai quanto seriamente chi di loro abbia preso questa versione: il tempo era così, la coscienza di tutti si era espansa. Poco prima di Natale, in partenza per le vacanze, Jocelyn ha scoperto una seconda fonte. Jocelyn ha scoperto una seconda fonte. Jocelyn ha scoperto una seconda fonte.
E non avevano fretta di informare il mondo della scoperta?
- C'era una possibilità molto seria che questo segnale fosse artificiale, e quindi Hewish ha avuto l'idea che se il segnale proviene da un certo pianeta, e il pianeta ruota attorno alla sua stella, si noterà uno spostamento Doppler piuttosto forte del segnale. Hanno studiato intenzionalmente questa opzione e l'hanno rifiutata, cioè si sono resi conto che la fonte non si trova su un oggetto che periodicamente si muove intorno alla stella. Ebbene, pubblicarono un articolo su Nature, dove, in conformità con le tradizioni e gli ordini di quel tempo, Huish fu il primo autore e Bell il secondo.
Poi c'è stata una grande discussione sulla natura dell'oggetto e meno di sette anni dopo, piuttosto rapidamente, è stato assegnato il Premio Nobel per questo.
E non fu senza scandalo - Bell rimase senza un premio
- Sì, Frel Hoyle ha scritto una lettera al giornale e ha parlato del fatto che ciò che ha fatto non è stato affatto casuale, ed è stata lei a notare che il segnale proviene da una parte del cielo con una differenza nei giorni siderali. Ci fu qualche discussione su questo, e la stessa Jocelyn in seguito scrisse che non era offesa e non aveva lamentele. Almeno, possiamo dire che nessuno ha spinto o spinto qualcuno lì apposta.
Lo strano oggetto si è rivelato essere una stella di neutroni, ma era così quando la loro esistenza era stata predetta in precedenza?
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- Sì, le previsioni delle stelle di neutroni fin dagli anni '30. All'inizio, anche prima della scoperta dei neutroni, c'era una previsione teorica astratta fatta da Landau che potrebbero esserci stelle superdense con una densità simile a un nucleo atomico. Poi, nel 1934, quando fu scoperto il neutrone, apparve un articolo di Baade e Zwicky, in cui si prevedeva correttamente che le stelle di neutroni possono essere costituite principalmente da neutroni e che nascono da esplosioni di supernova. Hanno indicato importanti parametri chiave. Quindi, in un modo o nell'altro, l'esistenza di stelle di neutroni è emersa tra i teorici, da qualche parte a metà degli anni '60 hanno iniziato a modellare in dettaglio il raffreddamento di queste sorgenti. E in generale, nel 67 ° anno, un articolo è stato scritto da Franco Pacini, in cui era quasi prevista la radiazione pulsar.
Così, con la scoperta del 1967, una intera classe di nuovi oggetti di masse stellari delle dimensioni di una grande città divenne nota alla scienza. Quali sono i loro tipi?
- In effetti, ci sono molte diverse stelle di neutroni. Ma questo è principalmente il risultato degli ultimi anni. All'inizio si credeva che tutte le giovani stelle di neutroni fossero simili alla pulsar nella Nebulosa del Granchio. E possiamo vedere vecchie stelle di neutroni in sistemi binari se la materia scorre su di esse da una stella compagna. E poi si è scoperto che le giovani stelle di neutroni possono manifestarsi in un modo molto diverso. Il tipo più famoso di sorgenti sono probabilmente le magnetar.
Le magnetar possono essere considerate una delle scoperte più brillanti dell'astronomia russo-sovietica: oggetti lampeggianti, che raggiungono un massimo di una potenza di radiazione assolutamente fantastica, oltre 10 miliardi di luminosità solare.
D'altra parte, ci sono ancora giovani stelle di neutroni. Ma sono completamente diversi dalle pulsar, ad es. non si manifestano come pulsar. Queste sono, ad esempio, stelle di neutroni raffreddanti nei dintorni solari, le cosiddette. I magnifici sette. Ci sono fonti nei resti di supernova. È molto bello quando proprio al centro del residuo vediamo una piccola sorgente di raggi X puntuale che non mostra alcuna attività. È una giovane stella di neutroni e vediamo la radiazione dalla sua superficie calda. Ci sono anche varie varianti interessanti di pulsar, ad esempio, come i transitori radio rotanti, oggetti che danno un impulso non ogni rivoluzione.
Che ruolo hanno iniziato a svolgere le pulsar nell'astronomia e nei problemi applicati?
- In generale, tutti gli scienziati sono rimasti sbalorditi dalla stabilità della rotazione delle pulsar, quindi la pulsar funziona come un orologio molto preciso.
E questo offre un'eccellente opportunità per testare la Relatività Generale. Il secondo premio Nobel per le stelle di neutroni è stato assegnato, infatti, per il controllo della relatività generale per questi oggetti (in particolare è stata confermata indirettamente l'esistenza di onde gravitazionali).
La sostanza nelle profondità delle stelle di neutroni è in uno stato superdenso, in uno stato tale che non possiamo ricevere nei laboratori sulla Terra. E questo è interessante per i fisici. C'è un campo magnetico molto forte sulla loro superficie, che è impossibile ottenere anche in laboratorio. Le pulsar a volte mostrano difetti del ciclo che cambiano improvvisamente. E la prima idea era che ciò fosse dovuto a una rottura della crosta. Ma, in effetti, sembra che queste non siano ancora faglie crostali, ma c'è un effetto ancora più interessante associato al fatto che ci sono vortici di neutroni superfluidi nella crosta. E quando il sistema di questi vortici viene ricostruito, si verifica un guasto del periodo: la stella accelera bruscamente la sua rotazione.
E, come si suol dire, le pulsar sono di importanza economica nazionale.
Per molto tempo si è creduto che la cosa più importante fosse la loro stabilità di rotazione. Pertanto, standard temporali precisi basati su pulsar radio sono stati sviluppati molto seriamente.
E il fatto che oggi non siano stati implementati è dovuto solo al fatto che ci sono anche progressi molto seri nel campo della creazione di orologi atomici. Quindi le stelle di neutroni non erano utili qui, ma erano necessarie per risolvere un altro problema.
Nella ricerca spaziale c'è un problema di navigazione autonoma dei satelliti. Se abbiamo una navicella spaziale che vola da qualche parte tra Giove e Saturno, idealmente deve decidere da sola dove e quando accendere il motore per correggere l'orbita. Per fare ciò, ha bisogno di conoscere la sua velocità e posizione. Ora questo viene risolto dal costante contatto con la Terra. Ma questo è un male. In primo luogo, perché il segnale può andare avanti e indietro per diverse ore e, in secondo luogo, è necessario alimentare un potente trasmettitore radio a bordo. Sarebbe fantastico se il satellite potesse decidere da solo. E le pulsar sono la soluzione perfetta. Perché danno impulsi stabili.
Il satellite si sposta rispetto al centro di massa del sistema solare. Rispettivamente,
Se calcoliamo i tempi di arrivo degli impulsi per il baricentro, allora dal ritardo nel tempo di arrivo misurato possiamo determinare le coordinate del satellite nel Sistema Solare.
Se il satellite è in movimento, si verifica l'effetto Doppler. Se si muove verso la pulsar, la frequenza di arrivo degli impulsi aumenta. Se nella direzione opposta, diminuisce. Se si osservano più pulsar di questo tipo, è possibile determinare con precisione la posizione tridimensionale e la velocità dell'apparato. Oggi, i progressi tecnologici hanno reso i rilevatori di raggi X abbastanza economici, leggeri ed efficienti dal punto di vista energetico. E il primo satellite cinese con un prototipo di un tale sistema di navigazione sta già volando. E il secondo prototipo è ora in fase di test presso la Stazione Spaziale Internazionale. C'è un dispositivo americano NICER, come parte del suo utilizzo, è in corso l'esperimento SEXTANT, in cui viene testato il sistema di navigazione a raggi X. Molto probabilmente, le stazioni interplanetarie di prossima generazione saranno già guidate da pulsar.
Pavel Kotlyar
