Введение

Звезды, мерцающие на ночном небе, не только радуют глаз, но и являются источником ценной информации о состоянии атмосферы Земли. Их мерцание позволяет нам понять, как температуры и плотности в атмосфере изменяются, преломляя свет, который доходит до нас. Но есть и другие небесные объекты, которые могут показать подобные эффекты — это пульсары, остатки массивных звезд, испускающие радиоволны.

Мерцание пульсаров

Пульсары являются одними из самых компактных объектов во Вселенной, их масса сжата в сферу диаметром крупного города. Радиосигналы, испускаемые пульсарами, подвержены флуктуациям яркости, что приводит к их мерцанию, известному как сцинилляция. Это явление наблюдается только у точечных источников, поэтому далекие звезды мерцают, а планеты — нет.

Исследование пульсара PSR B1508+55

Международная команда ученых, возглавляемая Тимом Шпренгером из Института радиоинститутов Макса Планка (MPIfR), провела наблюдение пульсара PSR B1508+55, расположенного примерно в 7000 световых лет от Земли в созвездии Дракона. В результате долгого наблюдения, пульсар был зафиксирован как искаженная линия, а не как размазанный диск, как это обычно бывает.

Как объясняет Шпренгер, «обычно предполагается, что пульсар искажается случайными флуктуациями плотности. Однако здесь межзвездная среда кажется формирующей упорядоченные структуры с предпочтительной ориентацией». Это могут быть параллельные нити или тонкие, сложенные слои.

Неожиданные результаты

Хотя точные характеристики этих структур еще неясны, особый интерес представляют небольшие неровности в линии рассеяния. Соавтор исследования Сюн Ши из Юньнаньского университета в Китае добавляет: «Наблюдение контраста между основной линейной картиной и ее сложными отклонениями вызывает много вопросов. Какие микроскопические структуры создали их?» Данные модельных расчетов показывают, что межзвездное облако находится примерно в 430 световых годах от Земли.

Новая методика наблюдений

Сцинилляция пульсара вызывает такие малые изменения положения, что их невозможно разрешить с помощью отдельных телескопов. Ученые применили сложную методику наблюдений с использованием двух мощнейших радиотелескопов мира: 100-метрового радиотелескопа Эффельсберга в Германии и 500-метрового сферического радиотелескопа FAST в Китае. Из-за движения Земли, когда оба телескопа одновременно направлены на PSR B1508+55, их положение со временем значительно меняется.

Таким образом, в течение дня один телескоп иногда первым фиксирует мерцание, а иногда другой, в зависимости от того, в какую сторону направлено движение Земли. На основе этих наблюдений ученые смогли создать изображение пульсара.

Дальнейшие исследования

Согласно соавтору Олафу Вукниццу, «используя большое расстояние между двумя радиотелескопами и движение Земли относительно наблюдаемых структур, мы смогли достичь разрешения, которое невозможно получить никакими другими методами в наблюдаемом диапазоне частот». Хотя на более высоких частотах можно достигнуть сопоставимого разрешения, объединив множество телескопов по всему миру в виртуальный телескоп, это технически сложно и требует много времени для обработки данных.

Шпренгер подчеркивает, что «использованная нами методика наблюдений не требует высоких затрат на инфраструктуру и работает с локально обрабатываемыми наборами данных, которые мы смогли объединить с помощью стандартных ноутбуков». В будущем планируются наблюдения других пульсаров, которые позволят раскрыть еще больше тайн невидимых структур межзвездной среды.

Заключение

Работа команды исследователей демонстрирует, как совместное использование мощнейших инструментов в астрономии может привести к удивительным открытиям. Как отметил Майкл Крамер, исполнительный директор MPIfR, «это прекрасное исследование показывает, что возможно, когда работают вместе два из самых мощных инструментов в мире». Однажды, возможно, мы сможем разгадать все тайны, скрытые в межзвездном пространстве.