В течение 10 месяцев группа исследователей под руководством Института SETI наблюдала за пульсаром PSR J0332+5434 (также называемым B0329+54), чтобы изучить, как его радиосигнал «мерцает» при прохождении через газ между звездой и Землей. Для измерений в диапазоне от 900 до 1956 МГц команда использовала телескоп Allen Telescope Array (ATA) и наблюдала медленные, но значительные изменения в характере мерцания (сцинтилляции) с течением времени.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Пульсары — это вращающиеся остатки массивных звёзд, которые излучают вспышки радиоволн, разновидности света, с очень точными и регулярными ритмами благодаря высокой скорости вращения и невероятной плотности. Учёные могут использовать чувствительные радиотелескопы для измерения точного времени прихода импульсов в поисках закономерностей, которые могут указывать на такие явления, как низкочастотные гравитационные волны.
Однако газ в межзвездном пространстве может рассеивать радиоволны пульсара, размывая их и немного задерживая прием каждого импульса. Понимание и коррекция этих крошечных, изменяющихся задержек, которые могут составлять десятки наносекунд (наносекунда — это одна миллиардная доля секунды), помогает поддерживать максимально точную синхронизацию пульсаров.
Подобно тому, как свет звёзд «мерцает» в атмосфере Земли, радиоволны пульсаров также «мерцают» (сцинтилляются) в космосе. По мере того, как сигнал распространяется через облака электронов между пульсаром и Землёй, он создаёт яркие и тусклые пятна на разных радиочастотах. Эти узоры не статичны; они эволюционируют по мере движения пульсара, газа и Земли относительно друг друга. Это мерцание задерживает импульсы, и величина сцинтилляции соответствует величине задержки.
Регулярно наблюдая за одним ярким пульсаром, расположенным неподалеку, команда обнаружила, что эти закономерности смещаются, и преобразовала их в крошечные временные задержки. Эти методы позволяют корректировать задержки, имеющие значение для наиболее точных экспериментов с пульсарами.
«Пульсары — это замечательные инструменты, которые могут многое рассказать нам о Вселенной и нашем собственном звёздном окружении», — сказала руководитель проекта Грейс Браун, стажёр Института SETI. «Подобные результаты помогают не только науке о пульсарах, но и другим областям астрономии, включая SETI».
Все радиосигналы, проходящие через межзвездную среду, испытывают сцинтилляцию. Заметная сцинтилляция может помочь ученым, занимающимся поиском внеземных цивилизаций (SETI), различать радиосигналы, созданные человеком, и сигналы из других звездных систем.
В ходе наблюдений с помощью ATA использовался широкий диапазон радиочастот и частые, короткие сеансы наблюдений. Группа исследователей измеряла ширину полосы сцинтилляции (размер ярких пятен в мерцающем узоре) почти ежедневно в течение приблизительно 300 дней с помощью ATA и обнаружила, что величина сцинтилляции заметно менялась в течение периодов времени от дней до месяцев.
Наблюдения указывают на общую долгосрочную вариацию, составляющую около 200 дней. В исследовании также был использован недавно разработанный, более надежный метод оценки увеличения сцинтилляции с ростом радиочастоты, основанный на широком диапазоне частот ATA.
«Телескопическая система Аллена идеально подходит для изучения сцинтилляций пульсаров благодаря широкой полосе пропускания и возможности сосредоточиться на проектах, требующих длительной работы», — сказала доктор София Шейх, соавтор и научный сотрудник Института SETI, занимающийся исследованиями техносигнатур.
Эти наблюдения открывают окно в мир пульсаров, Земли и пространства между ними, помогая ученым лучше понять, как отличать радиочастотные помехи от сигнала потенциально искусственного происхождения.
