Kiedy ostatnio sprawdzałeś, która jest godzina? Być może masz zegarek na rękę albo zegar wiszący na ścianie. Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak dokładny jest wskazywany przez nie czas? W codziennym życiu zegary muszą być dokładne tylko z dokładnością do kilku minut lub sekund. A co, jeśli jesteś naukowcem, inżynierem lub astronautą? Być może musisz mierzyć czas bardzo precyzyjnie. Naukowcy z ESA rozpoczęli testy nowego typu wysoce dokładnego zegara, który wykorzystuje pulsary! Urządzenie o nazwie “PulChron” mierzy upływ czasu za pomocą impulsów radiowych o częstotliwości rzędu milisekund, pochodzących z wielu szybko obracających się gwiazd neutronowych!
Gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste obiekty, powstałe z zapadniętych jąder eksplodujących gwiazd. Są one malutkie w porównaniu ze zwykłymi gwiazdami i planetami – mają średnicę zaledwie około 10–20 km – ale zawierają więcej “materii”, zwanej masą, niż Słońce! Czasami gwiazdy neutronowe wirują bardzo szybko. Nazywa się je wówczas pulsarami i właśnie z nich korzystają naukowcy z projektu PulChron. Gdy pulsary wirują, emitują wiązki fal radiowych, które można wykryć na Ziemi. Efekt ten przypomina nieco sposób, w jaki widzimy migające światła latarni morskiej. Te impulsy radiowe są tak regularne, że mogłyby stanowić podstawę bardzo dokładnego systemu zegarowego – i właśnie to testuje zespół PulChron.
Wymyśliliśmy już kilka bardzo dobrych metod pomiaru czasu. Najlepszym z dotychczasowych rozwiązań jest urządzenie zwane zegarem atomowym. Elektrony w atomach mogą pochłaniać lub uwalniać bardzo precyzyjne ilości energii. Energia ta jest uwalniana w postaci fali świetlnej o określonej częstotliwości – określonej liczbie pełnych fal na sekundę – którą można wykorzystać do pomiaru czasu, podobnie jak liczba pełnych wychyleń wahadła w ciągu minuty reguluje pracę zegara stojącego.
Zegary atomowe mogą sprawdzać się lepiej w krótkich przedziałach czasowych, takich jak lata, ale zegary pulsarowe, takie jak PulChron, mogą być lepszym rozwiązaniem w perspektywie dziesięcioleci, po upływie których poszczególne zegary atomowe mogą ulec awarii. Oznacza to, że zegary pulsarowe mogą okazać się bardzo przydatne w przyszłych systemach nawigacji satelitarnej, takich jak Galileo należący do ESA, które wymagają niezwykle precyzyjnego pomiaru czasu przez wiele lat.
Co jednak się stanie, jeśli dane z pulsara ulegną zniekształceniu – na przykład przez fale grawitacyjne, które są niczym zmarszczki rozchodzące się w przestrzeni kosmicznej, wywołane potężnymi zjawiskami kosmicznymi? Mogłoby to na krótko sprawiać wrażenie, jakby pulsar obracał się szybciej lub wolniej. Zespół PulChron przewidział tę sytuację i dlatego wykorzystuje pięć dużych radioteleskopów w całej Europie do obserwacji nie jednego, ale aż 18 pulsarów!
Być może w przyszłości zegary pulsarowe staną się bardziej powszechne i będą działać równolegle z zegarami atomowymi, pomagając nam mierzyć czas z większą dokładnością niż kiedykolwiek wcześniej!
Ciekawostka: Pulsary odkryła w 1967 roku brytyjska astronomka Jocelyn Bell Burnell. Początkowo sądziła, że mogą one stanowić dowód na istnienie inteligentnych form życia pozaziemskiego, próbujących nawiązać z nami kontakt!
