Dipolarray-teleskopet - en masse ledninger og staver som strekker seg over et område på størrelse med 57 tennisbaner - tok Cambridge University-studenter mer enn to år å bygge. Men etter at teleskopet var ferdig i juli 1967, tok det bare noen uker for doktorgradsstudent Jocelyn Bell Burnell å oppdage noe som ville styrke astronomifeltet.
Relatert innhold
- Tiår etter å ha blitt overført for en nobel, får Jocelyn Bell Burnell henne grunn
- Verdens største radioteleskop spionerer sine første pulsarer
Det gigantiske nettlignende teleskopet produserte nok data til å fylle 700 fot papir hver uke. Ved å analysere dette, la Bell Burnell merke til et svakt, repeterende signal om at hun kalte “skrubb” - en vanlig streng med pulser, fordelt med 1, 33 sekunder. Med hjelp fra hennes veileder Antony Hewish kunne Bell Burnell fange signalet igjen senere den høsten og vinteren.
Signalet så ut som ingenting noen astronom noen gang hadde sett før. Ennå lenge oppdaget Bell Burnell flere små beacons der ute, akkurat som de første, men pulserende i forskjellige hastigheter i forskjellige deler av himmelen.
Etter å ha eliminert åpenbare forklaringer som radiointerferens fra Jorden, ga forskerne signalet det fantasifulle kallenavnet LGM-1, for “små grønne menn” (det ble senere CP 1919 for “Cambridge pulsar”). Selv om de ikke seriøst trodde det kunne være utenomjordiske, gjensto spørsmålet: hva ellers i universet kunne avgi en så jevn, regelmessig blip?
Heldigvis var astronomifeltet samlet klare til å dykke ned i mysteriet. Da oppdagelsen dukket opp i det prestisjetunge tidsskriftet Nature 24. februar 1968, kom andre astronomer snart med et svar: Bell Burnell hadde oppdaget pulsars, en tidligere ufattelig form for nøytronstjerne som snurret raskt og avga stråler røntgen- eller gammastråling .
"Pulsars var helt uventet, så det var bemerkelsesverdig for en oppdagelse av noe vi aldri noen gang hadde tenkt på i teoridrevne termer, " sier Josh Grindlay, en astrofysiker fra Harvard University som var doktorgradsstudent ved Harvard mens spenningen virvlet rundt oppdagelse. "Oppdagelsen av pulsarer skiller seg ut som å fortelle oss at verden med kompakte gjenstander var veldig ekte." I løpet av de siste 50 årene har forskere anslått at det er titusenvis av millioner pulsarer i galaksen vår alene.
Bell Burnell i 1967, året hun observerte hva astrofysikere snart ville identifisere som de første kjente pulsarene. (Wikimedia Commons) Med kompakte gjenstander betyr Grindlay de eksotiske himmelobjekter som inkluderer sorte hull og nøytronstjerner. Neutronstjerner ble foreslått i 1934 av fysikerne Walter Baade og Fritz Zwicky, men ble antatt å være for mørke og lite for at forskere kan identifisere seg i virkeligheten. Disse utrolig små, tette stjernene ble antatt å være utfallet av supernova-prosessen - når en enorm stjerne eksploderer og den gjenværende saken faller sammen på seg selv.
Baade og Zwicky hadde rett. Som astrofysikere oppdaget, var pulsars en liten undergruppe av nøytronstjerner - og siden de var synlige, beviste eksistensen av andre nøytronstjerner. Laget av tettpakkede nøytroner, kan pulsarer ha en diameter på bare cirka 13 mil, men likevel inneholde dobbelt så mye sol. For å sette det i perspektiv, ville en del av nøytronstjerner på størrelse med en sukkerkube veie samme mengde som Mount Everest. Det eneste objektet i universet med en høyere tetthet enn nøytronstjerner og pulsarer er et svart hull.
Det som gjør pulsarer forskjellig fra andre nøytronstjerner er det faktum at de snurrer, som topper, noen så raskt at de nærmer seg lysets hastighet. Denne roterende bevegelsen, kombinert med magnetfeltene de skaper, resulterer i at en stråle skyter ut av dem på hver side - ikke så mye som den konstante gløden fra solen vår, men mer som det roterende rampelyset til et fyrtårn. Det var denne flimmeren som tillot astrofysikere å observere og oppdage pulsarer i utgangspunktet, og utlede eksistensen av nøytronstjerner, som forblir usynlige.
"Da dette skjedde, visste vi ikke at det var ting mellom stjernene, enn si at det var turbulent, " sa Bell Burnell til New Yorker i 2017, og reflekterte tilbake på sin historiske observasjon. "Det er noe av det som har kommet ut av oppdagelsen av pulsarer - mer kunnskap om rommet mellom stjernene."
I tillegg til å bevise eksistensen av nøytronstjerner, har pulsarer også siktet vår forståelse av partikkelfysikk og gitt mer bevis for Einsteins relativitetsteori. "Fordi de er så tette, påvirker de romtiden, " sier fysikeren i San Diego State University, Fridolin Weber. "Hvis du har gode data om pulsarer, kan Einsteins teori testes mot konkurrerende teorier."
Når det gjelder praktiske bruksområder, er pulsars nesten like presise som atomur, som måler tiden mer nøyaktig enn noe annet gjennom de regelmessige bevegelsene til energiserte atomer. Hvis vi noen gang skulle sende astronauter dypt ut i verdensrommet, kunne pulsarer fungere som navigasjonspunkter, sier Weber. Faktisk, da NASA lanserte Voyager-sonder på 1970-tallet, inkluderte romskipet et kart over vår sols beliggenhet i galaksen basert på 14 pulsarer (selv om noen forskere har kritisert kartet fordi vi har lært at det er mange flere pulsarer i galaksen enn tidligere antatt).
Nyere har forskere blitt optimistiske når det gjelder å bruke pulsarer for å oppdage gravitasjonsbølger ved å overvåke dem for små avvik. Disse krusningene i romtid, som rettferdiggjorde Einstein og hjalp forskere med å forstå hvordan supermasse og tette gjenstander påvirker rom, tjente oppdagerne Nobelprisen for fysikk 2017 - akkurat slik Antony Hewish vant Physics Prize i 1974. (Bell Burnell var ikke tildelt prisen, kanskje på grunn av sin status som gradstudent, som hun hevder, eller for å være kvinne, slik andre har antydet.) Nå planlegger forskere å bruke pulsarer for å finne tyngdekraftsbølger som til og med LIGO ikke kan oppdage.
Likevel gjenstår det mange spørsmål når det gjelder oppførselen til pulsarer og deres plass i galaksen. "Vi forstår fortsatt ikke helt den eksakte elektrodynamikken i det som produserer radiopulsene, " sier Grindlay. Hvis forskere kunne observere en pulsar i et binært system med et svart hull - de to gjenstandene som samhandler med hverandre - ville det gi enda mer innsikt i fysikkens og universets natur. Takket være nye teleskoper som Square Kilometer Array i Sør-Afrika og det femhundre meter store sfæriske teleskopet (FAST) i Kina, vil fysikere sannsynligvis ha mye mer data å jobbe med snart.
"Vi har mange modeller om supertett materie og gjenstander [som pulsars], men for å vite hva som virkelig foregår og hvordan du kan beskrive dem i detalj, trenger vi data av høy kvalitet, " sier Weber. “Det er første gang vi skal ha disse dataene. Fremtiden er virkelig spennende. ”
