NASA fortsætter med at studere pulsarer, 50 år efter deres tilfældige opdagelse

En lille smule "skravl" i videnskabelige data for 50 år siden førte til opdagelsen af ​​pulsarer - hurtigt snurrende tætte stjernelig, der ser ud til at pulsere mod Jorden.

Astronom Jocelyn Bell gjorde den tilfældige opdagelse ved hjælp af et stort radioteleskop i Cambridge, England. Selvom det blev bygget til at måle de tilfældige lysstyrkeflimmer af en anden kategori af himmellegemer kaldet kvasarer, det 4,5 hektar store teleskop producerede uventede markeringer på Bells papirdataoptager hvert 1,33730 sekund. Pennesporene, der repræsenterer radiolysstyrke, afslørede et usædvanligt fænomen.

"Pulserne var så regelmæssige, så meget som et tikkende ur, at Bell og hendes vejleder Anthony Hewish ikke kunne tro det var et naturligt fænomen, " sagde Zaven Arzoumanian fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Når de fandt et sekund, tredje og fjerde begyndte de at tænke anderledes."

De usædvanlige stjerneobjekter var tidligere blevet forudsagt, men aldrig observeret. I dag, forskere kender til over 2, 000 pulsarer. Disse roterende "fyrtårn" neutronstjerner begynder deres liv som stjerner mellem omkring syv og 20 gange vores sols masse. Nogle viser sig at dreje hundredvis af gange i sekundet, hurtigere end knivene på en husholdningsblender, og de besidder enormt stærke magnetfelter.

Teknologiske fremskridt i det sidste halve århundrede gjorde det muligt for videnskabsmænd at studere disse kompakte stjerneobjekter fra rummet ved hjælp af forskellige bølgelængder af lys, især dem, der er meget mere energiske end radiobølgerne modtaget af Cambridge-teleskopet. Adskillige nuværende NASA-missioner fortsætter med at studere disse naturlige beacons.

Neutronstjernen Interior Composition Explorer, eller pænere, er den første NASA-mission dedikeret til at studere pulsarer. Som et nik til årsdagen for Bells opdagelse, NICER observerede den berømte første pulsar, kendt i dag som PSR B1919+21.

NICER blev opsendt til den internationale rumstation i begyndelsen af ​​juni og startede videnskabelige operationer i sidste måned. Dens røntgenobservationer - den del af det elektromagnetiske spektrum, hvori disse stjerner udstråler både fra deres milliongrader faste overflader og fra deres stærke magnetfelter - vil afsløre, hvordan naturens fundamentale kræfter opfører sig inde i disse objekters kerne, et miljø, der ikke eksisterer og ikke kan reproduceres andre steder. "Hvad er der inde i en pulsar?" er et af mange langvarige astrofysiske spørgsmål om disse ultratætte, hurtigt roterende, kraftigt magnetiske genstande.

Pulsarernes "stof" er en samling af partikler, som videnskabsmænd kender fra mere end et århundredes laboratorieundersøgelser på Jorden - neutroner, protoner, elektroner, og måske endda deres egne vælgere, kaldet kvarker. Imidlertid, under sådanne ekstreme forhold med tryk og tæthed, deres adfærd og interaktioner er ikke godt forstået. Ny, præcise mål, især af størrelserne og masserne af pulsarer er nødvendige for at fastlægge teorier.

"Mange kernefysiske modeller er blevet udviklet for at forklare, hvordan neutronstjernernes sammensætning, baseret på tilgængelige data og de begrænsninger, de giver, " sagde Goddards Keith Gendreau, hovedefterforskeren for NICER. "NICER's følsomhed, Røntgenenergiopløsning og tidsopløsning vil forbedre disse ved mere præcist at måle deres radier, til en størrelsesorden forbedring i forhold til den nyeste teknologi i dag."

Missionen vil også bane vejen for fremtidig rumudforskning ved at hjælpe med at udvikle en Global Positioning System-lignende kapacitet til galaksen. Den indlejrede Station Explorer til røntgen-timing og navigationsteknologi, eller SEXTANT, demonstrationen vil bruge NICERs røntgenobservationer af pulsarsignaler til at bestemme NICERs nøjagtige position i kredsløb.

"Du kan time pulseringerne af pulsarer fordelt i mange retninger omkring et rumfartøj for at finde ud af, hvor køretøjet er og navigere det overalt, " sagde Arzoumanian, som også er den BÆRE videnskabsleder. "Det er præcis sådan, GPS-systemet på Jorden fungerer, med præcise ure fløjet på satellitter i kredsløb."

Forskere har testet denne metode ved hjælp af computer- og laboratoriesimuleringer. SEXTANT vil demonstrere pulsar-baseret navigation for første gang i rummet.

NICER-SEXTANT er den første astrofysiske mission dedikeret til at studere pulsarer, 50 år efter deres opdagelse. "Jeg tror, ​​det vil give mange flere videnskabelige opdagelser, end vi kan forudse nu, " sagde Gendreau.