Il y a exactement un demi-siècle, les astronomes ont capté un signal étrange, qui a été initialement confondu avec des messages d'étrangers. Comment les pulsars ont effrayé les scientifiques et ce qu'ils sont devenus pour les astronomes 50 ans plus tard, a déclaré le principal chercheur de l'Université d'État de Moscou, docteur en sciences physiques et mathématiques, l'astrophysicien Sergei Popov.
- Sergey, il y a exactement 50 ans, les radioastronomes de Cambridge ont découvert pour la première fois un radio pulsar. Comment est-ce arrivé?- C'était en 1967, tout le Royaume-Uni se préparait pour le 50e anniversaire de Great October, Pink Floyd sortait son premier album, The Beatles enregistrait Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band, si je ne me trompe pas. Jocelyn Bell, en tant qu'étudiant diplômé, recevait 30 mètres de papier chaque jour, où les données sur les signaux radio étaient écrites avec la main noueuse d'un enregistreur. Et elle a travaillé avec eux. Lentement, elle a commencé à remarquer un signal étrange qui provient à plusieurs reprises de la même zone du ciel. Elle a vu que le signal arrive toutes les 23 heures 56 minutes, c'est-à-dire pour la période de la révolution de la Terre par rapport aux étoiles. Le premier signal de ce type sur les enregistrements de l'enregistreur, noté par elle, fait référence au 6 août. Mais ils ont identifié tout cela plus tard. Puis elle a rapporté cela au chef, Anthony Hewish, et ils ont eu beaucoup de doutes sur la réalité de ce signal. Il a été décidé de tester ce signal, et le 28 novembre, leur vérification a été couronnée de succès. De plus, à ce moment-là, ils se sont rendu compte que ce signal avait une période de 1,33 seconde. Ensuite, il a fallu abandonner un tas d'options de toutes sortes, y compris les extraterrestres. Nous ne saurons jamais à quel point celui d'entre eux a pris cette version au sérieux - le temps était comme ça, la conscience de tous s'est élargie. Peu avant Noël, en partant pour les vacances, Jocelyn a découvert une seconde source. Jocelyn a découvert une deuxième source. Jocelyn a découvert une deuxième source.
Et ils n'étaient pas pressés d'informer le monde de la découverte?
- Il y avait une possibilité très sérieuse que ce signal soit artificiel, et par conséquent Hewish a eu l'idée que si le signal provient d'une certaine planète et que la planète tourne autour de son étoile, alors un décalage Doppler assez fort du signal sera perceptible. Ils ont délibérément étudié cette option et l'ont rejetée, c'est-à-dire qu'ils se sont rendu compte que la source n'était pas sur un objet qui se déplace périodiquement autour de l'étoile. Eh bien, ils ont ensuite publié un article dans Nature, où, conformément aux traditions et aux ordres de l'époque, Huish était le premier auteur et Bell était le second.
Ensuite, il y a eu une grande discussion sur la nature de l'objet, et moins de sept ans plus tard, assez rapidement, le prix Nobel a été décerné pour cela.
Et ce n'était pas sans scandale - Bell était restée sans prix
- Oui, Frel Hoyle a écrit une lettre au journal et a parlé du fait que ce qu'elle a fait n'était pas du tout accidentel, et c'est elle qui a remarqué que le signal venait d'une partie du ciel avec une différence de jours sidéraux. Il y a eu une discussion à ce sujet, et Jocelyn elle-même a écrit plus tard qu'elle n'était pas offensée et qu'elle n'avait aucune plainte. Au moins, nous pouvons dire que personne n'y a poussé ou poussé quelqu'un exprès.
L'objet étrange s'est avéré être une étoile à neutrons, mais c'était le cas lorsque leur existence avait été prédite plus tôt?
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- Oui, les étoiles à neutrons prédisent depuis les années 1930. Au début, avant même la découverte des neutrons, il y avait une prédiction théorique abstraite faite par Landau qu'il pourrait y avoir des étoiles superdenses avec une densité comme un noyau atomique. Puis, en 1934, lors de la découverte du neutron, un article de Baade et Zwicky parut, où il était correctement prédit que les étoiles à neutrons peuvent être principalement constituées de neutrons et qu'elles naissent dans des explosions de supernovae. Ils ont indiqué des paramètres clés importants. Puis, d'une manière ou d'une autre, l'existence d'étoiles à neutrons a fait surface chez les théoriciens, quelque part au milieu des années 60, ils ont commencé à modéliser en détail le refroidissement de ces sources. Et d'une manière générale, à la 67e année, un article a été écrit par Franco Pacini, où le rayonnement pulsar était presque prédit.
Ainsi, avec la découverte de 1967, toute une classe de nouveaux objets de masses stellaires de la taille d'une grande ville est devenue connue de la science. Quels sont leurs types?
- En effet, il existe de nombreuses étoiles à neutrons différentes. Mais c'est principalement la réalisation de ces dernières années. Au début, on pensait que toutes les jeunes étoiles à neutrons étaient similaires au pulsar de la nébuleuse du crabe. Et nous pouvons voir de vieilles étoiles à neutrons dans des systèmes binaires si de la matière s'écoule dessus à partir d'une étoile compagnon. Et puis il s'est avéré que les jeunes étoiles à neutrons peuvent se manifester de manière très diverse. Le type de source le plus connu est probablement les magnétars.
Les magnétars peuvent être considérés comme l'une des découvertes les plus brillantes de l'astronomie russo-soviétique - des objets clignotants, atteignant un maximum d'une puissance de rayonnement absolument fantastique, plus de 10 milliards de luminosité solaire.
En revanche, il existe encore de jeunes étoiles à neutrons. Mais ils sont complètement différents des pulsars, c'est-à-dire ne se manifestent pas comme des pulsars. Ce sont, par exemple, des étoiles à neutrons de refroidissement dans les environs solaires, les soi-disant. Les sept magnifiques. Il existe des sources dans les restes de supernova. C'est très beau quand en plein centre du reste on voit une petite source de rayons X ponctuelle qui ne montre aucune activité. C'est une jeune étoile à neutrons, et nous voyons le rayonnement de sa surface chaude. Il existe également diverses variantes intéressantes de pulsars, par exemple, comme les transitoires radio rotatifs - des objets qui ne donnent pas une impulsion à chaque révolution.
Quel rôle les pulsars ont-ils commencé à jouer dans l'astronomie et dans les problèmes appliqués?
- En général, tous les scientifiques ont été stupéfaits par la stabilité de la rotation des pulsars, donc le pulsar fonctionne comme une horloge très précise.
Et cela offre une excellente occasion de tester la Relativité Générale. Le deuxième prix Nobel des étoiles à neutrons a été décerné, en effet, pour vérifier la relativité générale de ces objets (en particulier, l'existence d'ondes gravitationnelles a été indirectement confirmée).
La substance dans les profondeurs des étoiles à neutrons est dans un état superdense - dans un état tel que nous ne pouvons pas recevoir dans les laboratoires sur Terre. Et c'est intéressant pour les physiciens. Il y a un champ magnétique très fort sur leur surface, qui est également impossible à obtenir en laboratoire. Les pulsars présentent parfois des défauts d'époque qui changent brusquement. Et la première idée était que cela était dû à une rupture de la croûte. Mais, en fait, il semble qu'il ne s'agisse toujours pas de failles crustales, mais il y a un effet encore plus intéressant lié au fait qu'il y a des vortex de neutrons superfluides dans la croûte. Et lorsque le système de ces tourbillons est reconstruit, une panne de période se produit - l'étoile accélère brusquement sa rotation.
Et, comme on dit, les pulsars ont une importance économique nationale.
Pendant longtemps, on a cru que le plus important était leur stabilité de rotation. Par conséquent, des normes de temps précises basées sur des pulsars radio ont été développées très sérieusement.
Et le fait qu'ils n'aient pas été mis en œuvre aujourd'hui est dû uniquement au fait qu'il y a aussi des progrès très sérieux dans le domaine de la création d'horloges atomiques. Les étoiles à neutrons n'étaient donc pas utiles ici, mais elles étaient nécessaires pour résoudre un autre problème.
Dans la recherche spatiale, il y a un problème de navigation autonome des satellites. Si nous avons un vaisseau spatial volant quelque part entre Jupiters et Saturne, alors idéalement, il doit décider par lui-même où et quand allumer le moteur pour corriger l'orbite. Pour ce faire, il doit connaître sa vitesse et sa position. Maintenant, cela est résolu par un contact constant avec la Terre. Mais c'est mauvais. Premièrement, parce que le signal peut aller et venir pendant plusieurs heures, et deuxièmement, vous devez alimenter un puissant émetteur radio à bord. Ce serait formidable si le satellite pouvait décider de lui-même. Et les pulsars sont la solution parfaite. Parce qu'ils donnent des impulsions stables.
Le satellite se déplace par rapport au centre de masse du système solaire. Respectivement, Si nous calculons les heures d'arrivée des impulsions pour le barycentre, alors à partir du retard de l'heure d'arrivée mesurée, nous pouvons déterminer les coordonnées du satellite dans le système solaire.
Si le satellite se déplace, alors l'effet Doppler se produit. S'il se déplace vers le pulsar, alors la fréquence d'arrivée des impulsions augmente. Si dans la direction opposée, alors il diminue. Si plusieurs de ces pulsars sont observés, alors la position tridimensionnelle et la vitesse de l'appareil peuvent être déterminées avec précision. Aujourd'hui, les progrès technologiques ont rendu les détecteurs à rayons X assez bon marché, légers et économes en énergie. Et le premier satellite chinois avec un prototype d'un tel système de navigation vole déjà. Et le deuxième prototype est actuellement testé à la Station spatiale internationale. Il existe un appareil américain NICER, dans le cadre de son utilisation, l'expérience SEXTANT est en cours de réalisation, dans laquelle le système de navigation à rayons X est testé. Très probablement, les stations interplanétaires de nouvelle génération seront déjà guidées par des pulsars.
Pavel Kotlyar