Täpselt pool sajandit tagasi tabasid astronoomid imeliku signaali, mida algselt eksiti välismaalaste sõnumitega. Kuidas pulsarid teadlasi hirmutasid ja mis neist said astronoomide jaoks 50 aastat hiljem, rääkis Moskva Riikliku Ülikooli juhtivteadur, füüsikaliste ja matemaatikateaduste doktor, astrofüüsik Sergei Popov.
- Sergei, täpselt 50 aastat tagasi avastasid raadioastronoomid Cambridge'is esmakordselt raadiopulsaari. Kuidas see juhtus?- Oli 1967, kogu Suurbritannia valmistus Suure oktoobri 50. aastapäevaks, Pink Floyd andis välja oma esimese albumi, The Beatles salvestas Sgt. Pepperi Lonely Hearts Club Band, kui ma ei eksi. Jocelyn Bell sai abituriendina iga päev 30 meetrit paberit, kus raadiosignaalide andmed kirjutati salvesti õhetatud käega. Ja ta töötas nendega. Aeglaselt hakkas ta märkama kummalist signaali, mis tuleb korduvalt samast taevapiirkonnast. Ta nägi, et signaal tuleb iga 23 tunni 56 minuti järel, see tähendab Maa pöörde ajal tähtede suhtes. Esimene selline signaal salvesti salvestustel, mida ta märkis, viitab 6. augustile. Kuid nad tuvastasid selle kõik hiljem. Siis teatas naine sellest juhile Anthony Hewishile ja neil oli palju kahtlusi, kas see signaal on tõeline. Otsustati seda signaali testida ja 28. novembril krooniti nende kontrollimine eduga. Pealegi mõistsid nad sel hetkel, et selle signaali periood on 1,33 sekundit. Siis tuli ära visata hunnik igasuguseid võimalusi, sealhulgas välismaalasi. Me ei saa kunagi teada, kui tõsiselt neist keegi seda versiooni võttis - aeg oli selline, kõigi teadvus laienes. Vahetult enne jõule, puhkusele minnes, avastas Jocelyn teise allika. Jocelyn avastas teise allika. Jocelyn avastas teise allika.
Ja nad ei kiirustanud maailma avastusest teavitama?
- Oli väga tõsine võimalus, et see signaal oli kunstlik, ja seetõttu tuli Hewish välja idee, et kui signaal tuleb teatud planeedilt ja planeet pöörleb ümber oma tähe, siis on signaali üsna tugev Doppleri nihe märgatav. Nad uurisid seda võimalust sihikindlalt ja lükkasid selle tagasi, see tähendab, et nad said aru, et allikas ei asu objektil, mis perioodiliselt tähe ümber liigub. Noh, siis avaldasid nad ajakirjas Nature artikli, kus vastavalt tolleaegsetele traditsioonidele ja korraldustele oli Huish esimene autor ja Bell teine.
Siis toimus suur arutelu objekti olemuse üle ja vähem kui seitse aastat hiljem, üsna kiiresti, anti selle eest Nobeli preemia.
Ja see ei olnud ilma skandaalita - Bell jäi auhinnast ilma
- Jah, Frel Hoyle kirjutas ajalehele kirja ja rääkis tõsiasjast, et see, mida ta tegi, polnud üldse juhuslik, ja just tema märkas, et signaal tuleb ühest taevaosast erinevalt külgpäevadest. Selle üle arutati pisut ning Jocelyn ise kirjutas hiljem, et teda ei solvatud ja tal pole kaebusi. Vähemalt võime öelda, et keegi ei lükanud ega lükanud sinna kedagi tahtlikult.
Kummaline objekt osutus neutronitäheks, kuid kas see juhtus siis, kui nende olemasolu ennustati varem?
Reklaamvideo:
- Jah, neutronitähti on ennustatud alates 1930. aastatest. Alguses, isegi enne neutronite avastamist, oli Landau tehtud abstraktne teoreetiline ennustus, et seal võivad olla ülitäpsed tähed, mille tihedus on sarnane aatomituumaga. Siis, 1934. aastal, kui neutron avastati, ilmus Baade ja Zwicky artikkel, kus ennustati õigesti, et neutronitähed võivad koosneda peamiselt neutronitest ja et nad sünnivad supernoova plahvatustes. Nad osutasid olulistele põhiparameetritele. Siis ilmnesid ühel või teisel moel teoreetikute seas neutrontähtede olemasolu, kuskil 60ndate keskel hakkasid nad nende allikate jahutamist detailselt modelleerima. Ja üldiselt võib öelda, et 67. aastal kirjutas Franco Pacini artikli, kus pulsarkiirgust peaaegu ennustati.
Nii sai 1967. aasta avastusega teadusele teada terve klass uusi tähemassidega objekte, mis olid suured. Mis on nende tüübid?
- Tõepoolest, seal on palju erinevaid neutronitähti. Kuid see on peamiselt viimaste aastate saavutus. Alguses usuti, et kõik noored neutronitähed sarnanevad Krabi udukogu pulsariga. Ja binaarsüsteemides võime näha vanu neutronitähti, kui mateeria voolab neile kaastähest. Ja siis selgus, et noored neutronitähed võivad avalduda väga mitmekesiselt. Kõige kuulsam tüüpi allikad on tõenäoliselt magnetaarid.
Magnetaare võib pidada Vene-Nõukogude astronoomia üheks eredamaks avastuseks - vilkuvad objektid, mille maksimaalne kiirgusjõud on maksimaalne, päikesevalgus on enam kui 10 miljardit.
Teisest küljest on endiselt noori neutronitähti. Kuid need on pulsaaridest täiesti erinevad, s.t. ei avaldu end pulsaaridena. Need on näiteks päikesekeskkonnas jahutavad neutronitähed, nn. Suurepärane seitse. Supernoova jäänukites on allikaid. See on väga ilus, kui otse jäänukikeskuses näeme väikest punkti röntgenikiirguse allikat, mis ei näita mingit aktiivsust. See on noor neutrontäht ja me näeme selle kuumalt pinnalt kiirgust. Samuti on mitmesuguseid huvitavaid impulsside variante, näiteks pöörlevad raadiosiirded - objektid, mis annavad impulsi mitte igale pöördele.
Millist rolli hakkasid pulsaarid mängima astronoomias ja rakendusprobleemides?
- Üldiselt jahmatasid kõiki teadlasi impulsside pöörlemisstabiilsus, nii et pulsar töötab nagu väga täpne kell.
Ja see annab suurepärase võimaluse testida üldist relatiivsust. Teine Nobeli preemia neutronitähtede eest anti tegelikult nende objektide üldrelatiivsuse kontrollimiseks (eriti kinnitati kaudselt gravitatsioonilainete olemasolu).
Neutronitähtede sügavuses olev aine on ülitihedas olekus - sellises olekus, mida me ei saa Maa laborites vastu võtta. Ja see on füüsikute jaoks huvitav. Nende pinnal on väga tugev magnetväli, mida pole ka laboris võimalik saada. Pulsarid näitavad mõnikord perioodilisi rikkeid, mis muutuvad järsult. Ja esimene mõte oli, et selle põhjuseks on kooriku purunemine. Tegelikult näib, et need pole siiski kooriku rikked, vaid veelgi huvitavam efekt on seotud asjaoluga, et koorikus on üliõhukeste neutronite keerised. Ja kui nende keeriste süsteem uuesti üles ehitatakse, toimub perioodiline tõrge - täht kiirendab järsult pöörlemist.
Ja nagu öeldakse, on pulsartidel riigi majanduslik tähtsus.
Pikka aega usuti, et kõige olulisem on nende pöörlemisstabiilsus. Seetõttu töötati raadiopulsaatoritel põhinevad täpsed ajastandardid välja väga tõsiselt.
Ja asjaolu, et neid pole tänapäeval rakendatud, on tingitud ainult sellest, et ka aatomkellade loomisel on tehtud väga tõsiseid edusamme. Nii et neutronitähed polnud siin kasulikud, kuid neid oli vaja veel ühe probleemi lahendamiseks.
Kosmoseuuringutes on satelliitide autonoomse navigeerimise probleem. Kui meil on kosmoselaev, mis lendab kuskil Jupiterite ja Saturni vahel, siis ideaaljuhul peaks ta ise otsustama, kus ja millal mootor orbiidi korrigeerimiseks sisse lülitada. Selleks peab ta teadma oma kiirust ja asukohta. Nüüd on see lahendatud pideva kontakti kaudu Maaga. Kuid see on halb. Esiteks seetõttu, et signaal võib mitu tundi edasi-tagasi liikuda, ja teiseks peate pardale tooma võimsa raadiosaatja. Oleks tore, kui satelliit saaks selle ise otsustada. Ja pulsaarid on ideaalne lahendus. Sest need annavad stabiilseid impulsse.
Satelliit liigub Päikesesüsteemi massikeskme suhtes. Vastavalt
Kui arvutame pilootsentri jaoks impulsside saabumisajad, siis saame mõõdetud saabumisaja hilinemise põhjal määrata satelliidi koordinaadid Päikesesüsteemis.
Kui satelliit liigub, tekib Doppleri efekt. Kui see liigub impulsi suunas, suureneb impulsside saabumise sagedus. Kui vastassuunas, siis väheneb. Kui täheldatakse mitut sellist pulssi, saab aparaadi kolmemõõtmelise asendi ja kiiruse täpselt kindlaks määrata. Tänapäeval on tehnoloogia areng muutnud röntgendetektorid üsna odavateks, kergeteks ja energiatõhusateks. Ja juba lendab esimene Hiina satelliit sellise navigatsioonisüsteemi prototüübiga. Ja teist prototüüpi katsetatakse nüüd rahvusvahelises kosmosejaamas. On olemas Ameerika seade NICER, selle kasutamise osana toimub SEXTANT-i eksperiment, mille käigus testitakse röntgennavigatsioonisüsteemi. Tõenäoliselt suunavad järgmise põlvkonna planetaarsed jaamad juba pulsaatoreid.
Pavel Kotlyar
