Часы, зависящие от пульсара

Об атомных часах, обеспечивающих высокоточный отсчет времени, многие из интересующихся современной наукой не раз задавались вопросом, при помощи чего были получены значения характеристик этих часов. Ведь для того, чтобы измерить что-то с определенной точностью, требуется измерительный инструмент с минимум на порядок более высокой точности
Европейское космическое агентство использует для синхронизации своих часов сигналы далеких вращающихся нейтронных звезд, пульсаров, излучаемые которыми сигналы имеют достаточно высокие показатели стабильности и точности.
Проект, получивший название «PulChron», является разработкой ученых из Манчестерского университета, британской Национальной физической лаборатории и частной компании GMV. Система, созданная в ходе этого проекта, уже частично используется для синхронизации атомных часов, обеспечивающих работу, например, европейской системы спутниковой навигации «Galileo». Более того, длительные измерения сигналов пульсаров, объединенные с измерениями колебаний вибрирующих атомов в часах, позволяют получить еще более точный отсчет времени, чем это позволяет каждый из компонентов системы в отдельности.
Ученая-физик Джоселин Белл Бернелл впервые обнаружила пульсар в 1967 году, когда ею был замечен радиосигнал, приходящий из глубин космоса и имеющий период в 1,34 секунды. Отметим, что этот сигнал был принят антеннами телескопа Interplanetary Scintillation Array радиообсерватории Mullard Radio Astronomy Observatory. В настоящее время уже известно, что пульсары — это нейтронные звезды, небольшие и очень плотные остатки от взрывов массивных звезд, которые вращаются порой с огромной скоростью и испускают направленный луч излучения, который периодически направляется в сторону Земли.
Сейчас пульсары, точнее, их сигналы, используются не только для синхронизации атомных часов. Они также представляют собой инструменты для поиска и измерения гравитационных волн, темной материи (существование которой, правда, недавно поставили под сомнение) и изучения других явлений космологических масштабов.
Вернемся же к системе PulChron. Ее оборудование получает данные от пяти радиотелескопов, включая European Pulsar Timing Array, которые следят за 18 пульсарами одновременно. Атомные часы также генерируют свою собственную частоту, один период которой является одним «тиком» часов. Но относительно простые атомные часы, основанные на атомах водорода, возбуждаемых микроволновым лазером, могут дрейфовать (менять свою частоту) в течение долгих промежутков времени. И в этом случае для проведения коррекции требуется другая система, обладающая более высокой стабильностью: к примеру, часы системы Galileo требуют проведения процедуры синхронизации и коррекции каждые несколько часов.
Отметим, что система PulChron является не первой «пульсарной» хронометрической системой, более того, она существует пока в своем первом, можно сказать, демонстрационном варианте. Но после того, как эта система начнет работать в ее окончательном виде, она будет использоваться не только для обеспечения работы системы спутниковой навигации, но и для отсчета точного значения времени Гринвичского меридиана.
Теперь поясним, что же такое космический пульсар, более подробно. Пульсар — это космический источник радио- (радиопульсар), оптического (оптический пульсар), рентгеновского (рентгеновский пульсар) и/или гамма- (гамма-пульсар) излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Согласно доминирующей астрофизической модели, пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что вызывает модуляцию приходящего на Землю излучения.
Результаты наблюдений за первым пульсаром несколько месяцев хранились в тайне, а первому открытому пульсару присвоили имя LGM-1 (сокращенно от англ. Little Green Men — «маленькие зеленые человечки»). Такое название было связано с предположением, что эти строго периодические импульсы радиоизлучения имеют искусственное происхождение. Кроме того, вскоре группа Хьюиша нашла еще три источника аналогичных сигналов.
Только в феврале 1968 года в журнале «Nature» появилось сообщение об открытии быстропеременных внеземных радиоисточников неизвестной природы с высокостабильной частотой. Сообщение вызвало научную сенсацию. До конца 1968 года различные обсерватории мира обнаружили еще 58 объектов, получивших название пульсаров, число посвященных им публикаций в первые же годы после открытия составило несколько сотен.
Доплеровское смещение частоты (характерное для источника, совершающего орбитальное движение вокруг звезды) обнаружено не было.
В числе прочих теорий (гипотеза Иосифа Шкловского) было предложено рассматривать пульсары как своего рода сверхмощные «маяки» внеземных цивилизаций. Однако вскоре астрофизики пришли к общему мнению, что пульсар, точнее — радиопульсар, представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — именно так образуются импульсы пульсара.
На 2008 год было известно уже около 1 790 радиопульсаров (по данным каталога ATNF).
Несколько позже были открыты источники периодического рентгеновского излучения, названные рентгеновскими пульсарами. Как и радио-, рентгеновские пульсары являются сильно замагниченными нейтронными звездами.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.