Wyglądają jak migoczące gwiazdy. Działają jak migające światła. Ale pulsary to coś zupełnie innego. Są to gęste, wirujące pozostałości masywnych gwiazd, strzelające wiązkami promieniowania w przestrzeni kosmicznej z metronomiczną precyzją.
W 1967 roku Anthony Hewish i Jocelyn Bell Burnell odkryli pierwszy pulsar za pomocą radioteleskopu. To, co odkryli, było czymś więcej niż tylko nową. To była latarnia kosmiczna.
Od czasu tego odkrycia zidentyfikowaliśmy ponad 550 takich obiektów. Nie wszystkie są takie same. Ale łączy je jedno: pulsują. Odstępy między tymi impulsami wahają się od jednej tysięcznej sekundy do czterech sekund. Ta prędkość jest szalona. Pulsar wirujący z taką prędkością musi być niewiarygodnie gęsty.
Jak wirująca gwiazda neutronowa wytwarza światło
Większość ludzi myśli o gwiazdach jako o kulach ognia. Pulsary to kule neutronów. Są to skompresowane jądra masywnych gwiazd, które eksplodowały jako supernowe. Grawitacja jest tak silna, że protony i elektrony zderzają się, tworząc neutrony. Rezultatem jest obiekt o średnicy około 20 kilometrów, ale o masie Słońca.
Jak więc pulsują?
Wszystko zaczyna się od rotacji. Gwiazda szybko się obraca. Ma także silne pole magnetyczne. Oś tego pola magnetycznego nie pokrywa się z osią obrotu. Ta rozbieżność jest kluczowa.
Naładowane cząstki z powierzchni wchodzą w pole magnetyczne. Pole przyspiesza je do prędkości bliskich prędkości światła. Kiedy krążą wokół biegunów magnetycznych, emitują promieniowanie elektromagnetyczne. Promieniowanie to jest uwalniane w postaci wąskich wiązek.
Wyobraź sobie latarnię morską na skalistym wybrzeżu. Światło sunie po wodzie. Jeśli jesteś na statku, widzisz błysk. Potem ciemność. Potem kolejny błysk. Pulsary działają w ten sam sposób. Belki obracają się. Kiedy są skierowane w stronę Ziemi, widzimy puls. Kiedy są skierowane w inną stronę, nic nie widzimy.
To jest działanie pulsującej gwiazdy radiowej. Chociaż większość z nich wykrywa się za pomocą fal radiowych, niektóre emitują również światło widzialne, promieniowanie rentgenowskie i promienie gamma.
Powolny zanik kosmicznego zegara
Pulsary nie trwają wiecznie. Tracą energię. Obrót zwalnia. To spowolnienie jest znikome. Zwykle jest to około jednej milionowej sekundy na rok. Nie zauważyłbyś tego. Ale z biegiem czasu to się kumuluje.
Obliczenia pokazują, że obiekty te „wyłączają się” po około 10 milionach lat. To jest moment w czasie kosmicznym. W końcu pola magnetyczne słabną. Belki zatrzymują się. Latarnia gaśnie.
Dlaczego to jest ważne?
Ponieważ w ciągu tych 10 milionów lat są to najregularniejsi chronometrażyści we Wszechświecie. Ich impulsy są tak stabilne, że naukowcy wykorzystują je do testowania teorii grawitacji. Pomagają nam zrozumieć, co dzieje się z materią pod ekstremalną presją. Działają jak naturalne laboratoria fizyczne, których nie możemy odtworzyć na Ziemi.
O pulsarach wiemy więcej niż o wielu miejscach na naszej planecie. Są pozostałością. Duchy. Ale nadal się z nami komunikują. Tylko impulsy.
