I 1967, mens han hjalp med at analysere data fra et nyt teleskop, observerede Cambridge-studerende Jocelyn Bell en smule "skrubbe" - det første bevis på en pulsar. Opdagelsen ændrede vores syn på universet.
af George Hobbs, CSIRO; Dick Manchester, CSIROog Simon Johnston, CSIRO
En pulsar er en lille, roterende stjerne - en kæmpe kugle af neutroner, efterladt efter en normal stjerne er død i en fyrig eksplosion.
Med en diameter på kun 30 kilometer (18,6 miles), drejer stjernen op til hundreder af gange i sekundet, mens den trækker ud en stråle af radiobølger (og nogle gange anden stråling, som f.eks. Røntgenstråler). Når strålen peges i vores retning og ind i vores teleskoper, ser vi en puls.
2017 markerer 50 år siden pulsarer blev opdaget. I den tid har vi fundet mere end 2.600 pulsarer (for det meste i Mælkevejen) og brugt dem til at jage efter lavfrekvente gravitationsbølger, til at bestemme strukturen i vores galakse og til at teste den generelle relativitetsteori.
Endelig har vi fundet gravitationsbølger fra et sammenbrud par neutronstjerner
CSIRO Parkes radioteleskop har opdaget omkring halvdelen af alle kendte pulsarer. Billede via Wayne England.
Opdagelsen
I midten af 1967, da tusinder af mennesker nød sommerens kærlighed, hjalp en ung ph.d.-studerende ved University of Cambridge i Storbritannien med at bygge et teleskop.
Det var en pol-og-ledning affære - hvad astronomer kalder et "dipolarray". Det dækkede lidt under to hektar, det område med 57 tennisbaner.
I juli blev det bygget. Studerende, Jocelyn Bell (nu Dame Jocelyn Bell Burnell), blev ansvarlig for at køre den og analysere de data, den kæmpede ud. Dataene kom i form af pen-på-papir kortregistreringer, mere end 30 meter (98 fod) af dem hver dag. Bell analyserede dem med øjet.
Jocelyn Bell Burnell, der opdagede den første pulsar.
Hvad hun fandt - en smule "skrubbe" på kortregistret - er faldet i historien.
Som de fleste opdagelser fandt det sted over tid. Men der var et vendepunkt. Den 28. november 1967 kunne Bell og hendes vejleder, Antony Hewish, fange en "hurtig optagelse" - det vil sige en detaljeret - af et af de underlige signaler.
I dette kunne hun for første gang se, at "skrubben" faktisk var et pulstog mellem 1 og 3 sekunder. Bell og Hewish havde opdaget pulsarer.
Men dette var ikke umiddelbart indlysende for dem. Efter Bells observation arbejdede de i to måneder for at eliminere jordiske forklaringer på signalerne.
Bell fandt også yderligere tre kilder til impulser, som hjalp med at skotte nogle ret mere eksotiske forklaringer, som ideen om, at signalerne kom fra "små grønne mænd" i udenjordiske civilisationer. Opdagelsesdokumentet optrådte i Nature den 24. februar 1968.
Senere gik Bell glip af, da Hewish og hans kollega Sir Martin Ryle blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1974.
En pulsar på 'ananas'
CSIROs Parkes radioteleskop i Australien gjorde sin første observation af en pulsar i 1968, senere gjort berømt ved at vises (sammen med Parkes-teleskopet) på den første australske $ 50-note.
Australiens første seddel på $ 50 indeholdt Parkes-teleskopet og en pulsar.
50 år senere har Parkes fundet mere end halvdelen af de kendte pulsarer. Universitetet i Sydney's Molonglo-teleskop spillede også en central rolle, og de er begge aktive i at finde og timere pulsarer i dag.
Internationalt er et af de mest spændende nye instrumenter på scenen Kinas femhundrede meter åbent sfærisk teleskop, eller FAST. FAST har for nylig fundet flere nye pulsarer, bekræftet af Parkes-teleskopet og et team af CSIRO-astronomer, der arbejder med deres kinesiske kolleger.
Hvorfor kigge efter pulsarer?
Vi ønsker at forstå, hvad pulsarer er, hvordan de fungerer, og hvordan de passer ind i den generelle befolkning af stjerner. De ekstreme tilfælde af pulsarer - dem, der er supersnelle, super langsomme eller ekstremt massive - hjælper med at begrænse de mulige modeller for, hvordan pulsarer fungerer, og fortæller os mere om strukturen af stof ved ultrahøj densitet. For at finde disse ekstreme tilfælde er vi nødt til at finde masser af pulsarer.
Pulsarer kredser ofte om ledsagerstjerner i binære systemer, og arten af disse ledsagere hjælper os med at forstå dannelsen af selve pulsarerne. Vi har gjort gode fremskridt med "hvad" og "hvordan" for pulsarer, men der er stadig ubesvarede spørgsmål.
Udover at forstå pulsarer, bruger vi dem også som et ur. For eksempel forfølges pulsar-timing som en måde at opdage baggrundsrylen om lavfrekvente gravitationsbølger i hele universet.
Pulsarer er også blevet brugt til at måle strukturen af vores galakse ved at se på, hvordan deres signaler ændres, når de bevæger sig gennem tættere områder af materiale i rummet.
Pulsarer er også et af de fineste værktøjer, vi har til at teste Einsteins teori om generel relativitet.
Forklaring: Einsteins teori om generel relativitet
Denne teori har overlevet 100 år af de mest sofistikerede test astronomer har kunnet kaste på den. Men det spiller ikke pænt med vores anden mest succesrige teori om, hvordan universet fungerer, kvantemekanik, så det skal have en lille fejl et eller andet sted. Pulsars hjælper os med at prøve at forstå dette problem.
Hvad der holder pulsarastronomer op om natten (bogstaveligt talt!) Er håbet om at finde en pulsar i kredsløb omkring et sort hul. Dette er det mest ekstreme system, vi kan forestille os til test af generel relativitet.
Endelig har pulsarer nogle mere jordnære anvendelser.Vi bruger dem som et undervisningsværktøj i vores PULSE @ Parkes-program, hvor studerende kontrollerer Parkes-teleskopet over internettet og bruger det til at observere pulsarer. Dette program har nået over 1.700 studerende i Australien, Japan, Kina, Holland, Storbritannien og Sydafrika.
Pulsars tilbyder også løfte som et navigationssystem til vejledning af håndværk, der rejser gennem dybe rum. I 2016 lancerede Kina en satellit, XPNAV-1, der transporterer et navigationssystem, der bruger periodiske røntgen-signaler fra visse pulsarer.
George Hobbs, teamleder for Parkes Pulsar Timing Array-projektet, CSIRO; Dick Manchester, CSIRO Fellow, CSIRO Astronomi og rumvidenskab, CSIRO, og Simon Johnston, seniorforsker, CSIRO
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.