Международная группа ученых под руководством Института SETI в течение почти года вела пристальное наблюдение за пульсаром PSR J0332+5434. Целью исследования было понять, почему его радиосигнал «мерцает» на пути к Земле, проходя сквозь облака межзвездного газа. Используя телескопическую решетку Аллена (ATA), астрономы собирали данные в широком диапазоне радиочастот и зафиксировали медленные, но отчетливые изменения в этом «мерцании», известном в науке как сцинтилляция.
Пульсары – это сверхплотные и быстро вращающиеся остатки массивных звезд, взорвавшихся в далеком прошлом. При вращении они испускают радиоимпульсы с поразительной регулярностью, подобно космическим маякам. Благодаря этой стабильности астрономы могут использовать мощные радиотелескопы для измерения точного времени прибытия импульсов и поиска едва уловимых отклонений, которые могут указывать, например, на присутствие гравитационных волн низкой частоты.
Однако радиоволны от пульсаров не путешествуют в абсолютной пустоте. Межзвездный газ рассеивает сигналы, немного размывая их и вызывая крошечные задержки перед тем, как они достигнут наших телескопов. Эти сдвиги могут быть невероятно малы – всего несколько десятков наносекунд, то есть миллиардных долей секунды. Умение корректировать эти постоянно меняющиеся задержки имеет решающее значение для поддержания максимальной точности наблюдений за пульсарами.
Подобно тому, как звезды мерцают при взгляде сквозь атмосферу Земли, радиосигналы пульсаров также «мерцают» при прохождении через космос. Облака заряженных частиц между пульсаром и нами создают сложную мозаику из более ярких и тусклых участков сигнала на разных радиочастотах. Эта картина постоянно меняется из-за взаимного движения пульсара, газовых облаков и Земли. Именно это явление напрямую влияет на время прибытия каждого импульса, ведь более сильное «мерцание» соответствует большим задержкам.
Наблюдая за одним ярким и близким пульсаром почти ежедневно в течение 300 дней, исследователи смогли проследить за эволюцией этих сцинтилляционных узоров. Они обнаружили, что интенсивность «мерцания» заметно менялась в течение периодов от нескольких дней до нескольких месяцев, а данные указывают на существование общего цикла длительностью около 200 дней. Команда также разработала новый, более надежный метод оценки того, как сцинтилляция зависит от радиочастоты, в полной мере используя возможности решетки Аллена.
«Пульсары – это замечательные инструменты, которые могут многое рассказать нам о Вселенной и нашем звездном окружении, – говорит руководитель проекта Грейс Браун из Института SETI. – Подобные результаты помогают не только науке о пульсарах, но и другим областям астрономии, включая поиск внеземного разума». Понимание эффекта сцинтилляции особенно полезно для исследователей SETI, поскольку сильное «мерцание» помогает отличить естественные космические сигналы от радиопомех, созданных человеческой цивилизацией.
«Телескопическая решетка Аллена идеально подходит для изучения сцинтилляции пульсаров благодаря своей способности работать в широком диапазоне частот и возможности посвящать ее долгосрочным проектам», – отмечает соавтор исследования, доктор София Шейх. Отслеживая сигнал пульсара в его путешествии через космос, ученые получают ценную информацию о самом пульсаре, движении Земли и веществе между ними. Эти знания помогают точнее отделить обычные радиопомехи от сигналов, которые потенциально могут иметь искусственное происхождение.
