Dipolarray-teleskopet - en masse ledninger og poler, der strækkede sig over et område på størrelse med 57 tennisbaner - tog Cambridge University-studerende mere end to år at bygge. Men efter at teleskopet var færdigt i juli 1967, tog det kun et par uger for kandidatstuderen Jocelyn Bell Burnell at opdage noget, der kunne styrke astronomifeltet.
Relateret indhold
- Tiår, efter at han blev overgivet til en nobel, får Jocelyn Bell Burnell hendes skyld
- Verdens største radioteleskop spionerer sine første pulsars
Det kæmpe netlignende teleskop producerede nok data til at fylde 700 fod papir hver uge. Ved at analysere dette, bemærkede Bell Burnell et svagt, gentagende signal, som hun kaldte "skrubbe" - en regelmæssig streng af pulser, der er adskilt med 1, 33 sekunder. Med hjælp fra sin vejleder Antony Hewish kunne Bell Burnell fange signalet igen senere det efterår og vinter.
Signalet lignede intet, som nogen astronom nogensinde havde set før. Endnu længe opdagede Bell Burnell flere små beacons derude, ligesom de første, men pulserende med forskellige hastigheder i forskellige dele af himlen.
Efter at have fjernet åbenlyse forklaringer som radiointerferens fra Jorden, gav forskerne signalet det fantasifulde kaldenavn LGM-1 for "små grønne mænd" (det blev senere CP 1919 for "Cambridge pulsar"). Selvom de ikke seriøst troede, at det kunne være udenjordiske, forblev spørgsmålet: hvad ellers i universet kunne udsende en sådan jævn, regelmæssig blip?
Heldigvis var astronomifeltet samlet klar til at dykke ned i mysteriet. Da opdagelsen dukkede op i det prestigefyldte tidsskrift Nature den 24. februar 1968, kom andre astronomer hurtigt med et svar: Bell Burnell havde opdaget pulsarer, en tidligere ufattelig form for neutronstjerne, der snurrede hurtigt og udsendte stråler af røntgen- eller gammastråling .
”Pulsars var helt uventede, så det var bemærkelsesværdigt for en opdagelse af noget, som vi aldrig havde tænkt på i teoridrevne termer, ” siger Josh Grindlay, en astrofysiker fra Harvard University, der var doktorand ved Harvard, mens spændingen virvlede rundt om opdagelse. ”Opdagelsen af pulsarer skiller sig ud som at fortælle os, at verdenen af kompakte genstande var meget reel.” I de sidste 50 år har forskere anslået, at der er snesevis af millioner af pulsarer i vores galakse alene.
Bell Burnell i 1967, året hvor hun observerede, hvad astrofysikere snart ville identificere som de første kendte pulsarer. (Wikimedia Commons) Ved kompakte genstande betyder Grindlay de eksotiske himmelobjekter, der inkluderer sorte huller og neutronstjerner. Neutronstjerner blev foreslået i 1934 af fysikerne Walter Baade og Fritz Zwicky, men de blev antaget at være for mørke og minut for forskere til at identificere sig i virkeligheden. Disse utrolige små, tætte stjerner blev antaget at være resultatet af supernovaprocessen - når en enorm stjerne eksploderer og den resterende sag kollapser i sig selv.
Baade og Zwicky havde ret. Som astrofysikere opdagede, var pulsarer en lille undergruppe af neutronstjerner - og da de var synlige, beviste eksistensen af andre neutronstjerner. Lavet af tætpakkede neutroner kan pulsarer kun have en diameter på cirka 13 mil og alligevel indeholde dobbelt så meget solens masse. For at sætte det i perspektiv ville en del af neutronstjerner på størrelse med en sukkerterning veje den samme mængde som Mount Everest. Det eneste objekt i universet med en højere tæthed end neutronstjerner og pulsarer er et sort hul.
Hvad der gør pulsarer anderledes end andre neutronstjerner er det faktum, at de snurrer, som toppe, nogle så hurtigt at de nærmer sig lysets hastighed. Denne roterende bevægelse kombineret med de magnetiske felter, de skaber, resulterer i, at en stråle skyder ud af dem på hver side - ikke så meget som den konstante glød fra vores sol, men mere som et fyrtårns roterende lys. Det var denne flimring, der gjorde det muligt for astrofysikere at observere og opdage pulsarer i første omgang og udlede eksistensen af neutronstjerner, som forbliver usynlige.
”På det tidspunkt, dette skete, vidste vi ikke, at der var ting mellem stjernerne, hvad så meget, at det var turbulent, ” sagde Bell Burnell til New Yorker i 2017, der reflekterede tilbage på sin historiske observation. "Det er en af de ting, der er kommet ud af opdagelsen af pulsarer - mere viden om rummet mellem stjerner."
Ud over at bevise, at der findes neutronstjerner, pulsede også vores forståelse af partikelfysik og gav mere bevis for Einsteins relativitetsteori. ”Fordi de er så tæt, har de indflydelse på rumtiden, ” siger San Diego State University-fysiker Fridolin Weber. ”Hvis du har gode data om pulsarer, kan Einsteins teori testes mod konkurrerende teorier.”
Hvad angår praktiske anvendelser, er pulsarer næsten lige så præcise som atomur, der måler tiden mere nøjagtigt end noget andet gennem de regelmæssige bevægelser af aktiverede atomer. Hvis vi nogensinde skulle sende astronauter dybt ud i rummet, kunne pulsarer fungere som navigationspunkter, siger Weber. Faktisk, da NASA lancerede Voyager-proberne i 1970'erne, inkluderede rumfartøjet et kort over vores sols placering i galaksen baseret på 14 pulsarer (skønt nogle forskere har kritiseret kortet, fordi vi har lært, at der er mange flere pulsarer i galaksen end tidligere antaget).
For nylig er forskere blevet optimistiske med hensyn til at bruge pulsarer til at detektere gravitationsbølger ved at overvåge dem for øjeblikkelige abnormiteter. Disse krusninger i rummet, som retfærdiggjorde Einstein og hjalp forskere med at forstå, hvordan supermasse og tætte genstande påvirker rummet, tjente deres opdagere Nobelprisen for fysik i 2017 - ligesom Antony Hewish havde vundet fysikprisen i 1974. (Bell Burnell var ikke tildelte prisen, måske på grund af hendes status som kandidatstuderende, som hun hævder, eller for at være en kvinde, som andre har antydet.) Nu planlægger forskere at bruge pulsarer til at finde tyngdekraftsbølger, som selv LIGO ikke kan registrere.
Alligevel er der stadig mange spørgsmål, når det kommer til pulsars opførsel og deres plads i galaksen. ”Vi forstår stadig ikke helt den nøjagtige elektrodynamik af, hvad der producerer radioimpulser, ” siger Grindlay. Hvis forskere kunne observere en pulsar i et binært system med et sort hul - de to objekter, der interagerer med hinanden - ville det give endnu mere indsigt i fysikens og universets natur. Takket være nye teleskoper som Square Kilometre Array i Sydafrika og Femhundrede meter aperture sfærisk teleskop (FAST) i Kina har fysikere sandsynligvis meget mere data at arbejde med snart.
”Vi har masser af modeller om supertæt stof og genstande [som pulsars], men for at vide, hvad der virkelig foregår, og hvordan vi kan beskrive dem i detaljer, har vi brug for data af høj kvalitet, ” siger Weber. ”Dette er første gang, vi er ved at have disse data. Fremtiden er virkelig spændende. ”
