Сигналы далеких пульсаров будут служить естественной системой навигации по Вселенной, позволяющей определить положение объекта в пределах галактики с точностью до метра.

Глобальная система позиционирования GPS совершила революцию в навигации по поверхности нашей планеты. Она включает в себя орбитальную группировку спутников, каждый из которых посылает вниз периодические импульсы. Ресивер на Земле получает сигналы одновременно от нескольких спутников (минимум от трех), и разница между ними позволяет устанавливать точное положение его в пространстве. Но расширить систему дальше, за пределы планеты – а рано или поздно человечеству это понадобится – принципиально вряд ли возможно.

Напомним кратко, что такое пульсары. Когда крупная звезда исчерпывает запас термоядерного топлива, центростремительные и центробежные силы в ней перестают уравновешивать друг друга. Звезда взрывается сверхновой, отбрасывая наружные оболочки, а остаток ее стремительно сжимается. Самые большие звезды коллапсируют в черные дыры, те, что немногим поменьше, - в нейтронные звезды. Есть, кстати, свидетельства, что при этом может появляться и вовсе экзотические объекты – такие, как кварковые звезды.

Нейтронная звезда – это, конечно, не черная дыра, но тоже весьма необычный объект. Гравитация ее так велика, что даже атомы здесь «сплющены»: их электроны придавлены к ядру и представляют, таким образом, не совсем атомы, а особое состояние материи, «вырожденный газ». Такая материя обладает колоссальной плотностью: чайная ложка этого вещества будет весить не одну тонну.

Теперь возьмем такую звезду и начнем ее вращать. Она обладает собственным магнитным полем, так что вращение вызывает периодическую пульсацию – звезда выбрасывает пучки радиоволн. Реже это излучение других длин волн – вплоть до гамма-лучей, о чем можно прочесть в заметке об уникальном гамма-пульсаре «Первая в своем роде». Большинство пульсаров вращается не слишком быстро, раз 10 в секунду или меньше, и с возрастом это вращение все более и более замедляется (что, кстати, можно использовать для примерного установления возраста пульсара), постепенно переставая и пульсировать. Однако есть среди них и настоящие «бешеные волчки», миллисекундные пульсары, делающие за секунду сотни оборотов.

«Известно, что в норме пульсары продолжают пульсировать в радиодиапазоне в течение времени от одного до десятков миллионов лет, но постепенно они замедляются и “умирают”, - рассказывает еще одна участница исследования, профессор Виктория Каспи (Victoria Kaspi). – Однако в редких случаях такие “престарелые” пульсары могут “утилизироваться”, восстанавливая свои силы и превращаясь в быстрые миллисекундные пульсары. В конце концов они начинают вращаться экстремально быстро».

Как же это происходит? Уже достаточно давно ученые предположили, что такие пульсары появляются обязательно в двойных звездных системах, где обладающий мощным гравитационным полем пульсар способен перетягивать материю от своей близкой соседки, обычной звезды. В ходе этого процесса скорость вращения пульсара должна нарастать – опять же, в теории.

«Представьте мячик для пинг-понга, брошенный в ванную, - объясняет Энн Арчибальд, - вы выдергиваете затычку, и вода, закручиваясь около мячика, заставляет его быстро вращаться – намного быстрее, чем если бы он просто лежал на поверхности. До недавнего времени подтвердить эти выкладки прямыми наблюдениями не удавалось. Однако теперь теория получила замечательное подкрепление.
Однако французский астроном Бартоломе Колль (Bertolomé Coll) заметил недавно, что сама природа Вселенной подарила нам «естественную» систему навигации, основанную на пульсарах. О том, что это такое, можно прочесть в заметке «Утилизация звезды», здесь же напомним только, что пульсары испускают периодические и мощные импульсы излучения, путешествующие на миллионы световых лет. Именно эти «сигналы» французский ученый предлагает использовать для навигации в будущих межзвездных путешествиях.

Сама по себе идея использовать пульсары для этой цели не нова. Однако Колль пошел дальше и выбрал четыре пульсара – 0751+1807 (период 3,5 мс), 2322+2057 (4,8 мс), 0711-6830 (5,5 мс) и 1518+0205B (7,9 мс) – которые позволят установить ваше текущее положение в пространстве с поразительной по космическим меркам точностью – до метра!

Почему пульсаров понадобилось четыре, тогда как спутников для локализации в системе GPS достаточно и трех? Колль говорит, что на космических масштабах нельзя не принимать во внимание «эффекты относительности», что и требует введения в систему одного дополнительного сигнала.

Важно при этом оставаться в пределах нашей галактики: четыре пульсара образуют тетраэдр, центр которого лежит в непосредственной близости от Солнечной системы. Получив систему координат и точку отсчета в ней, достаточно снимать сигналы от четырех пульсаров – и можно отправляться к другим звездам, совершенно не опасаясь потеряться.

Источник: http://www.popmech.ru/article/5479-vselenskaya-gps/