Το κατεστραμμένο τηλεσκόπιο εξακολουθεί να δίνει πολύτιμη γνώση για τα πάλσαρ

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το ραδιοτηλεσκόπιο Arecibo που έχει πλέον καταστραφεί, επιστήμονες από το Ινστιτούτο SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) ξεκλείδωσαν τα μυστικά των σημάτων από «κοσμικούς φάρους» που τροφοδοτούνται από νεκρά αστέρια.

Συγκεκριμένα, η ομάδα με επικεφαλής τη Sofia Sheikh από το Ινστιτούτο SETI ενδιαφέρθηκε για το πώς τα σήματα από τα πάλσαρ παραμορφώνονται καθώς ταξιδεύουν στο Διάστημα. Τα πάλσαρ είναι πυκνά αστρικά υπολείμματα που ονομάζονται αστέρες νετρονίων και εκτοξεύουν ακτίνες ακτινοβολίας που σαρώνουν το Σύμπαν καθώς περιστρέφονται. Για να μελετήσει πώς παραμορφώνονται τα σήματα αυτών των άστρων στο Διάστημα, η ομάδα στράφηκε σε αρχειακά δεδομένα από το Arecibo, ένα αναρτημένο ραδιοφωνικό πιάτο πλάτους 305 μέτρων που κατέρρευσε την 1η Δεκεμβρίου 2020, αφού τα καλώδια που το στήριζαν έσπασαν, ανοίγοντας τρύπες στο πιάτο.

Οι ερευνητές διερεύνησαν 23 πάλσαρ, συμπεριλαμβανομένων 6 που δεν είχαν μελετηθεί στο παρελθόν. Τα δεδομένα αυτά αποκάλυψαν μοτίβα στα σήματα των πάλσαρ που δείχνουν πώς επηρεάστηκαν από το πέρασμα μέσα από το αέριο και τη σκόνη που υπάρχει μεταξύ των άστρων, το λεγόμενο «διαστρικό μέσο».

Όταν οι πυρήνες των αστέρων μεγάλης μάζας καταρρέουν γρήγορα για να δημιουργήσουν αστέρες νετρονίων, μπορούν να δημιουργήσουν πάλσαρ ικανά να περιστρέφονται τόσο γρήγορα όσο 700 φορές κάθε δευτερόλεπτο χάρη στη διατήρηση της στροφορμής.

Όταν τα πάλσαρ ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1967 από την Jocelyn Bell Burnell, ορισμένοι πρότειναν ότι οι συχνοί και εξαιρετικά τακτικοί περιοδικοί παλμοί αυτών των υπολειμμάτων ήταν σήματα από νοήμονα ζωή παντού στο Σύμπαν. Επειδή τώρα γνωρίζουμε ότι αυτό δεν ισχύει, αυτό δεν σημαίνει ότι το SETI έχει χάσει το ενδιαφέρον του για τα πάλσαρ.

Οι στρεβλώσεις των ραδιοκυμάτων για τις οποίες ενδιαφέρθηκε η ομάδα είναι γνωστές ως διαθλαστικός διασκορπιστικός σπινθηρισμός (DISS). Το DISS είναι κάπως ανάλογο με τα μοτίβα των κυματιστών σκιών που παρατηρούνται στον πυθμένα μιας πισίνας καθώς το φως περνάει μέσα από το νερό από πάνω.

Αντί για κυματισμούς στο νερό, το DISS προκαλείται από φορτισμένα σωματίδια στο διαστρικό μέσο που δημιουργούν παραμορφώσεις στα σήματα ραδιοκυμάτων που ταξιδεύουν από τα πάλσαρ στα ραδιοτηλεσκόπια στη Γη.

Η έρευνα της ομάδας αποκάλυψε ότι το εύρος ζώνης των σημάτων των πάλσαρ ήταν ευρύτερο από ό,τι δείχνουν τα τρέχοντα μοντέλα του Σύμπαντος. Αυτό σήμαινε περαιτέρω ότι τα τρέχοντα μοντέλα του διαστρικού μέσου ίσως χρειαστεί να αναθεωρηθούν.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν οι γαλαξιακές δομές, όπως οι σπειροειδείς βραχίονες του Γαλαξία μας, λαμβάνονταν υπόψη, τα δεδομένα DISS εξηγούνταν καλύτερα. Αυτό υποδηλώνει ότι θα πρέπει να αντιμετωπιστούν οι προκλήσεις στη μοντελοποίηση της δομής του γαλαξία μας, προκειμένου να ενημερώνονται συνεχώς.

Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των σημάτων από τα πάλσαρ είναι σημαντική για τους επιστήμονες, διότι, όταν εξετάζονται σε μεγάλες συστοιχίες, τα εξαιρετικά ακριβή περιοδικά σήματα από τα πάλσαρ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μηχανισμός χρονομέτρησης.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν αυτές τις «συστοιχίες χρονομέτρησης πάλσαρ» για να μετρήσουν τις μικροσκοπικές παραμορφώσεις στο χώρο και το χρόνο που προκαλούνται από τη διέλευση των βαρυτικών κυμάτων. Ένα πρόσφατο παράδειγμα είναι η χρήση της συστοιχίας πάλσαρ NANOGrav για την ανίχνευση του αμυδρού σήματος από το υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων.

Αυτό το υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα των διπλών υπερμεγέθων μαύρων οπών και των συγχωνεύσεων στο πολύ πρώιμο Σύμπαν. Η καλύτερη κατανόηση του DISS θα μπορούσε να βοηθήσει στην καλύτερη ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από προγράμματα όπως το NANOGrav.

Όπως δήλωσε η Sheikh,

Αυτή η εργασία αποδεικνύει την αξία των μεγάλων, αρχειοθετημένων συνόλων δεδομένων. Ακόμη και χρόνια μετά την κατάρρευση του Αστεροσκοπείου Arecibo, τα δεδομένα του συνεχίζουν να ξεκλειδώνουν κρίσιμες πληροφορίες που μπορούν να προωθήσουν την κατανόηση του γαλαξία και να βελτιώσουν την ικανότητά μας να μελετάμε φαινόμενα όπως τα βαρυτικά κύματα.

[via]