Zespół SETI odkrywa nowe spostrzeżenia na temat sygnałów pulsarów
Zespół studentów przeanalizował archiwalne dane z Obserwatorium Arecibo, które rzucają nowe światło na sposób, w jaki sygnały pulsarów ulegają zniekształceniu podczas podróży w przestrzeni kosmicznej.
 |
| Wizualizacja procesu scyntylacji pulsara. Projekt: Zayna Sheikh |
Dr Sofia Sheikh z Instytutu SETI przeprowadziła badania, które rzucają nowe światło na to, w jaki sposób sygnały pulsarów – wirujące pozostałości po masywnych gwiazdach – ulegają zniekształceniu podczas podróży w przestrzeni kosmicznej. Badania te, które opublikowano w czasopiśmie The Astrophysical Journal, zostały przeprowadzone przez grupę studentów licencjackich w oddziale Penn State klubu studenckiego Pulsar Search Collaboratory. Maura McLaughlin z Uniwersytetu Zachodniej Wirginii, stworzyła Pulsar Search Collaboratory, aby zaangażować uczniów szkół średnich i studentów w naukę o pulsarach, i pomogła ułatwić dostęp do danych wykorzystywanych w tych badaniach. Korzystając z archiwalnych danych z Obserwatorium Arecibo, zespół studentów znalazł wzorce, które pokazują, jak sygnały pulsarów zmieniają się, gdy poruszają się w ośrodku międzygwiazdowym, gazie i pyle wypełniającym przestrzeń między gwiazdami. Zespół zmierzył szerokości pasma scyntylacji dla 23 pulsarów, w tym nowe dane dla sześciu pulsarów, które nie były wcześniej badane. Wyniki pokazały, że w prawie wszystkich przypadkach zmierzone szerokości pasma były wyższe niż przewidywania powszechnie stosowanych modeli galaktyk, co podkreśla potrzebę aktualizacji obecnych modeli gęstości ośrodka międzygwiazdowego.
Ta praca pokazuje wartość dużych, zarchiwizowanych zbiorów danych – powiedziała dr Sofia Sheikh, główna autorka artykułu. Nawet wiele lat po zawaleniu się Obserwatorium Arecibo, jego dane nadal oferują kluczowe informacje, które mogą pogłębić nasze zrozumienie Galaktyki i zwiększyć naszą zdolność do badania zjawisk takich jak fale grawitacyjne.
Gdy światło radiowe z pulsara przemieszcza się przez ośrodek międzygwiazdowy, ulega zniekształceniu w procesie znanym jako „dyfrakcyjna scyntylacja międzygwiazdowa” (DISS). Ta sama fizyka, która sprawia, że światło załamuje się we wzory na dnie basenu lub powoduje migotanie gwiazd na nocnym niebie, powoduje również DISS. Zamiast wody w basenie lub powietrza w atmosferze, DISS występuje, gdy chmury naładowanych cząstek w przestrzeni powodują, że światło pulsara „migocze” w czasie i częstotliwości.
Współprace takie jak NANOGrav wykorzystują pulsary do badania tła fal grawitacyjnych, co może pomóc naukowcom zrozumieć wczesny Wszechświat i występowanie źródeł fal grawitacyjnych, takich jak układy podwójne supermasywnych czarnych dziur. Pomiary czasu pulsara muszą być niezwykle precyzyjne, aby prawidłowo zmierzyć tło fal grawitacyjnych. Wyniki tego badania pomogą lepiej modelować zniekształcenia powodowane przez DISS, co zwiększy precyzję pomiarów czasu pulsarów w projektach takich jak NANOGrav.
Badania wykazały, że modele zawierające struktury galaktyczne, takie jak ramiona spiralne, mają tendencję do lepszego dopasowania do danych DISS, pomimo wyzwania, jakim jest dokładne modelowanie struktury Drogi Mlecznej. Co więcej, badania wykazały, że modele najdokładniej przewidywały szerokość pasma pulsarów, które zostały wykorzystane w ich rozwoju, podczas gdy przewidywania nowo odkrytych pulsarów były gorsze. Sugeruje to ograniczenia, które wzmacniają potrzebę ciągłych aktualizacji modeli struktury galaktyk.
Te pilotażowe badania, będące częścią przeglądu AO327 z Arecibo, służy jako podstawa do przyszłych badań nad scyntylacją pulsarów i falami grawitacyjnymi. Rozszerzając badania pilotażowe na więcej niedawno odkrytych pulsarów w zbiorze danych AO327 w przyszłości, zespół ma nadzieję na dalsza poprawę modeli gęstości ośrodka międzygwiazdowego dla współpracy, która obejmuje macierze czasu pulsarów, takie jak NANOGrav.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
