Exatamente meio século atrás, os astrônomos captaram um sinal estranho, que foi inicialmente confundido com mensagens de alienígenas. Como os pulsares assustaram os cientistas e o que eles se tornaram para os astrônomos 50 anos depois, disse o principal pesquisador da Universidade Estadual de Moscou, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, astrofísico Sergei Popov.
- Sergey, exatamente 50 anos atrás, radioastrônomos em Cambridge descobriram um pulsar de rádio pela primeira vez. Como isso aconteceu?- Era 1967, todo o Reino Unido se preparava para o 50º aniversário do Grande Outubro, o Pink Floyd lançou seu primeiro álbum, os Beatles gravaram Sgt. Lonely Hearts Club Band do Pepper, se não me engano. Jocelyn Bell, como estudante de graduação, recebia 30 metros de papel todos os dias, onde os dados em sinais de rádio eram gravados com a mão nodosa de um gravador. E ela trabalhou com eles. Lentamente, ela começou a notar um sinal estranho que vem repetidamente da mesma área do céu. Ela viu que o sinal vem a cada 23 horas e 56 minutos, ou seja, durante o período de revolução da Terra em relação às estrelas. O primeiro sinal desse tipo nas gravações do gravador, por ela anotado, refere-se ao dia 6 de agosto. Mas eles identificaram tudo isso mais tarde. Então ela relatou isso ao líder, Anthony Hewish, e eles tiveram muitas dúvidas sobre o quão real esse sinal era. Decidiu-se testar esse sinal e, em 28 de novembro, sua verificação foi coroada de sucesso. Além disso, naquele momento perceberam que esse sinal vem com um período de 1,33 segundos. Em seguida, foi necessário descartar um monte de todos os tipos de opções, incluindo alienígenas. Nunca saberemos com que seriedade qual deles levou essa versão - a época era assim, a consciência de todos se expandiu. Pouco antes do Natal, ao sair para as férias, Jocelyn descobriu uma segunda fonte. Jocelyn descobriu uma segunda fonte. Jocelyn descobriu uma segunda fonte.
E eles não tiveram pressa em informar ao mundo sobre a descoberta?
- Havia uma possibilidade muito séria de que esse sinal fosse artificial e, portanto, Hewish teve a ideia de que, se o sinal vier de um determinado planeta, e o planeta girar em torno de sua estrela, um desvio Doppler bastante forte do sinal será perceptível. Eles propositadamente investigaram essa opção e a rejeitaram, ou seja, perceberam que a fonte não está em um objeto que se move periodicamente ao redor da estrela. Pois bem, publicaram então um artigo na Nature, onde, de acordo com as tradições e ordens da época, Huish era o primeiro autor e Bell o segundo.
Então, houve uma grande discussão sobre a natureza do objeto e, menos de sete anos depois, muito rapidamente, o Prêmio Nobel foi concedido por isso.
E não foi sem um escândalo - Bell ficou sem um prêmio
- Sim, Frel Hoyle escreveu uma carta ao jornal e falou sobre o fato de que o que ela fez não foi por acaso, e foi ela quem percebeu que o sinal vem de uma parte do céu com diferença de dias siderais. Houve alguma discussão sobre isso, e a própria Jocelyn escreveu mais tarde que não se ofendeu e não tinha queixas. Pelo menos, podemos dizer que ninguém empurrou ou empurrou ninguém ali de propósito.
O estranho objeto acabou por ser uma estrela de nêutrons, mas esse era o caso quando sua existência foi prevista anteriormente?
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- Sim, as estrelas de nêutrons têm feito previsões desde 1930. No início, antes mesmo da descoberta dos nêutrons, havia uma previsão teórica abstrata feita por Landau de que poderia haver estrelas superdensas com uma densidade semelhante a um núcleo atômico. Então, em 1934, quando o nêutron foi descoberto, um artigo de Baade e Zwicky apareceu, onde foi corretamente previsto que as estrelas de nêutrons podem consistir principalmente de nêutrons e que nascem em explosões de supernova. Eles indicaram parâmetros-chave importantes. Então, de uma forma ou de outra, surgiu entre os teóricos a existência de estrelas de nêutrons, que em meados dos anos 60 começaram a modelar detalhadamente o resfriamento dessas fontes. E de um modo geral, no 67º ano, foi escrito um artigo de Franco Pacini, onde a radiação do pulsar era quase prevista.
Assim, com a descoberta de 1967, toda uma classe de novos objetos de massa estelar do tamanho de uma grande cidade tornou-se conhecida pela ciência. Quais são seus tipos?
- Na verdade, existem muitas estrelas de nêutrons diferentes. Mas isso é principalmente uma conquista dos últimos anos. No início, acreditava-se que todas as estrelas de nêutrons jovens eram semelhantes ao pulsar da Nebulosa do Caranguejo. E podemos ver velhas estrelas de nêutrons em sistemas binários se a matéria flui sobre eles de uma estrela companheira. E então descobriu-se que estrelas de nêutrons jovens podem se manifestar de maneiras muito diversas. O tipo mais famoso de fontes são provavelmente os magnetares.
Os magnetares podem ser considerados uma das descobertas mais brilhantes da astronomia russo-soviética - objetos brilhantes, atingindo um máximo de uma potência de radiação absolutamente fantástica, mais de 10 bilhões de luminosidade solar.
Por outro lado, ainda existem estrelas de nêutrons jovens. Mas eles são completamente diferentes dos pulsares, ou seja, não se manifestam como pulsares. Estas são, por exemplo, estrelas de nêutrons em resfriamento em ambientes solares, as assim chamadas. Os Sete Magníficos. Existem fontes em remanescentes de supernovas. É muito bonito quando bem no centro do remanescente vemos uma pequena fonte pontual de raios-X que não mostra nenhuma atividade. É uma jovem estrela de nêutrons e vemos radiação de sua superfície quente. Existem também várias variantes interessantes de pulsares, por exemplo, como transientes de rádio rotativos - objetos que dão um impulso a cada revolução.
Que papel os pulsares começaram a desempenhar na astronomia e nos problemas aplicados?
- Em geral, todos os cientistas ficaram chocados com a estabilidade da rotação dos pulsares, então o pulsar funciona como um relógio muito preciso.
E isso oferece uma excelente oportunidade para testar a relatividade geral. O segundo Prêmio Nobel para estrelas de nêutrons foi concedido, de fato, por verificar a relatividade geral desses objetos (em particular, a existência de ondas gravitacionais foi indiretamente confirmada).
A substância nas profundezas das estrelas de nêutrons está em um estado superdenso - em um estado que não podemos receber em laboratórios na Terra. E isso é interessante para os físicos. Existe um campo magnético muito forte em sua superfície, que também é impossível de se obter em laboratório. Pulsares às vezes mostram falhas de período que mudam abruptamente. E a primeira ideia era que isso se devia a uma quebra na crosta. Mas, na verdade, parece que ainda não são falhas crustais, mas há um efeito ainda mais interessante associado ao fato de haver vórtices de nêutrons superfluidos na crosta. E quando o sistema desses vórtices é reconstruído, ocorre uma falha de período - a estrela acelera bruscamente sua rotação.
E, como se costuma dizer, os pulsares são de importância econômica nacional.
Por muito tempo, acreditou-se que o mais importante é a estabilidade de rotação. Portanto, padrões de tempo precisos baseados em pulsares de rádio foram desenvolvidos muito seriamente.
E o fato de que eles não foram implementados hoje se deve apenas ao fato de que também há um progresso muito sério no campo da criação de relógios atômicos. Portanto, estrelas de nêutrons não eram úteis aqui, mas eram necessárias para resolver outro problema.
Na pesquisa espacial, há um problema de navegação autônoma de satélites. Se temos uma espaçonave voando em algum lugar entre Júpiter e Saturno, idealmente ela precisa decidir por si mesma onde e quando ligar o motor para corrigir a órbita. Para fazer isso, ele precisa saber sua velocidade e localização. Agora, isso está sendo resolvido pelo contato constante com a Terra. Mas isso é ruim. Em primeiro lugar, porque o sinal pode ir e vir por várias horas e, em segundo lugar, você precisa alimentar um transmissor de rádio poderoso a bordo. Seria ótimo se o satélite pudesse decidir isso sozinho. E os pulsares são a solução perfeita. Porque eles dão impulsos estáveis.
O satélite se move em relação ao centro de massa do sistema solar. Respectivamente,
Se calcularmos os tempos de chegada dos pulsos para o baricentro, então a partir do atraso no tempo de chegada medido podemos determinar as coordenadas do satélite no Sistema Solar.
Se o satélite estiver se movendo, o efeito Doppler ocorre. Se ele se move em direção ao pulsar, a frequência de chegada dos pulsos aumenta. Se estiver na direção oposta, então diminui. Se vários desses pulsares forem observados, a posição tridimensional e a velocidade do aparelho podem ser determinadas com precisão. Hoje, os avanços tecnológicos tornaram os detectores de raios X bastante baratos, leves e eficientes em termos de energia. E o primeiro satélite chinês com um protótipo desse sistema de navegação já está voando. E o segundo protótipo agora está sendo testado na Estação Espacial Internacional. Existe um dispositivo americano NICER, como parte de sua utilização está sendo realizado o experimento SEXTANT, no qual está sendo testado o sistema de navegação de raios X. Muito provavelmente, as estações interplanetárias da próxima geração já serão guiadas por pulsares.
Pavel Kotlyar
