Pulsary — kosmiczne latarnie morskie

Co się właśnie stało?

Pulsar to gwiazda neutronowa — bardzo mały (~20 km), niezwykle gęsty pozostały rdzeń po wybuchu supernowej. Ma potężne pole magnetyczne, wysyłające wąską wiązkę fal radiowych wzdłuż osi magnetycznej, która jest nachylona względem osi obrotu gwiazdy. Gdy gwiazda się obraca, wiązka „omiata" przestrzeń jak światło latarni morskiej. Jeśli w pewnym momencie trafia na Ziemię, rejestrujemy krótki impuls radiowy — dokładnie raz na każdy obrót.

Zależność okresu impulsów od obrotu:

— okres, z jakim widzimy impulsy, jest odwrotnością częstości obrotu gwiazdy. Ponieważ gwiazda neutronowa ma ogromną bezwładność (masa Słońca upakowana w kilkunastu kilometrach), jej obrót jest niezwykle stabilny — pulsary „tykają" z regularnością porównywalną do zegarów atomowych.

Trochę historii — i kontrowersji:

Pierwszej obserwacji pulsara dokonała w 1967 roku Jocelyn Bell (jako doktorantka Antony'ego Hewisha), analizując dziwny, regularny sygnał radiowy nazwany żartobliwie „LGM-1" (Little Green Men). Mimo że to ona zauważyła zjawisko, Nagrodę Nobla z fizyki w 1974 roku otrzymał jej promotor Antony Hewish wraz z Martinem Ryle'em — pominięcie Bell w decyzji Komitetu Noblowskiego jest do dziś uznawane za jedną z bardziej kontrowersyjnych decyzji w historii tej nagrody.

Dlaczego to nie były „małe zielone ludziki"?

Sygnał był zbyt regularny i zbyt szybki (okresy rzędu milisekund–sekund) jak na przypadkowy szum, ale też zbyt stabilny na naturalne pulsowanie gwiazdy (jak u cefeid) — jedynym mechanizmem dającym tak precyzyjny, powtarzalny „zegar" okazał się obracający się, silnie namagnesowany, zwarty obiekt: gwiazda neutronowa.

Po co Ci to na maturze:

Zapamiętaj prostą relację T = 1/f między okresem a częstością — to uniwersalne narzędzie do zadań o ruchu obrotowym i falach, nie tylko w astrofizyce. Pulsary to też dobry przykład na to, że obserwacja i interpretacja danych to osobne etapy odkrycia naukowego.

Zapamiętaj: pulsar = wirująca gwiazda neutronowa z wiązką radiową jak latarnia morska; okres impulsów = okres obrotu gwiazdy, T = 1/f — i jest to jeden z najstabilniejszych „zegarów" we Wszechświecie.