Una pulsar è un piccolo, stella rotante - una gigantesca palla di neutroni, lasciato indietro dopo che una stella normale è morta in un'esplosione di fuoco.

Con un diametro di soli 30 km, la stella gira fino a centinaia di volte al secondo, mentre emette un raggio di onde radio (e talvolta altre radiazioni, come i raggi X). Quando il raggio è puntato nella nostra direzione e nei nostri telescopi, vediamo un impulso.

Il 2017 segna 50 anni dalla scoperta delle pulsar. A quel tempo, ne abbiamo trovati più di 2, 600 pulsar (soprattutto nella Via Lattea), e li usava per cacciare onde gravitazionali a bassa frequenza, per determinare la struttura della nostra galassia e per testare la teoria della relatività generale.

La scoperta

A metà del 1967, quando migliaia di persone si godevano l'estate dell'amore, un giovane studente di dottorato presso l'Università di Cambridge nel Regno Unito stava aiutando a costruire un telescopio.

Era un affare di poli e fili, quello che gli astronomi chiamano "matrice di dipolo". Copreva poco meno di due ettari, l'area di 57 campi da tennis.

Entro luglio è stato costruito. Lo studente, Jocelyn Bell (ora Dame Jocelyn Bell Burnell), è diventato responsabile dell'esecuzione e dell'analisi dei dati che ha sfornato. I dati sono arrivati ​​sotto forma di registrazioni cartacee penna su carta, più di 30 metri di loro ogni giorno. Bell li ha analizzati a occhio.

Quello che ha trovato - un po' di "scruff" sui record delle classifiche - è passato alla storia.

Come la maggior parte delle scoperte, è avvenuto nel tempo. Ma c'è stata una svolta. Il 28 novembre 1967, Bell e il suo supervisore, Antonio Hewish, sono stati in grado di catturare una "registrazione veloce", ovvero, uno dettagliato – di uno degli strani segnali.

In questo poteva vedere per la prima volta che la "collottola" era in realtà un treno di impulsi distanziati di un secondo e un terzo. Bell e Hewish avevano scoperto le pulsar.

Ma questo non era immediatamente ovvio per loro. Seguendo l'osservazione di Bell hanno lavorato per due mesi per eliminare le spiegazioni banali per i segnali.

Bell ha trovato anche altre tre fonti di impulsi, che ha contribuito a scovare alcune spiegazioni un po' più esotiche, come l'idea che i segnali provenissero da "omini verdi" nelle civiltà extraterrestri. Il documento di scoperta è apparso su Nature il 24 febbraio, 1968.

Dopo, Bell ha perso l'occasione quando Hewish e il suo collega Sir Martin Ryle hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 1974.

Una pulsar su "l'ananas"

Il radiotelescopio Parkes del CSIRO in Australia ha effettuato la sua prima osservazione di una pulsar nel 1968, in seguito reso famoso apparendo (insieme al telescopio Parkes) sulla prima banconota australiana da $50.

Cinquant'anni dopo, Parkes ha trovato più della metà delle pulsar conosciute. Anche il telescopio Molonglo dell'Università di Sydney ha svolto un ruolo centrale, ed entrambi rimangono attivi nel trovare e cronometrare le pulsar oggi.

A livello internazionale, uno dei nuovi strumenti più entusiasmanti sulla scena è il telescopio sferico di apertura di cinquecento metri cinese, o VELOCE. FAST ha recentemente scoperto diverse nuove pulsar, confermato dal telescopio Parkes e da un team di astronomi del CSIRO che lavorano con i loro colleghi cinesi.

Perché cercare le pulsar?

Vogliamo capire cosa sono le pulsar, come funzionano, e come si inseriscono nella popolazione generale delle stelle. I casi estremi di pulsar:quelli che sono super veloci, super lento, o estremamente massicce – aiutano a limitare i possibili modelli di come funzionano le pulsar, dirci di più sulla struttura della materia a densità ultra-alte. Per trovare questi casi estremi, dobbiamo trovare molte pulsar.

Le pulsar spesso orbitano attorno a stelle compagne in sistemi binari, e la natura di questi compagni ci aiuta a comprendere la storia della formazione delle pulsar stesse. Abbiamo fatto buoni progressi con il "cosa" e il "come" delle pulsar, ma ci sono ancora domande senza risposta.

Oltre a comprendere le pulsar stesse, li usiamo anche come orologio. Per esempio, la tempistica delle pulsar viene perseguita come un modo per rilevare il rombo di fondo delle onde gravitazionali a bassa frequenza in tutto l'universo.

Le pulsar sono state utilizzate anche per misurare la struttura della nostra Galassia, osservando il modo in cui i loro segnali vengono alterati mentre viaggiano attraverso regioni più dense di materiale nello spazio.

Le pulsar sono anche uno dei migliori strumenti che abbiamo per testare la teoria della relatività generale di Einstein.

Questa teoria è sopravvissuta a 100 anni dei test più sofisticati che gli astronomi sono stati in grado di eseguire. Ma non funziona bene con la nostra altra teoria di maggior successo su come funziona l'universo, meccanica quantistica, quindi deve avere un piccolo difetto da qualche parte. Le pulsar ci aiutano a cercare di capire questo problema.

Ciò che tiene svegli gli astronomi delle pulsar di notte (letteralmente!) è la speranza di trovare una pulsar in orbita attorno a un buco nero. Questo è il sistema più estremo che possiamo immaginare per testare la relatività generale.

Finalmente, le pulsar hanno alcune applicazioni più concrete. Li stiamo usando come strumento didattico nel nostro programma PULSE@Parkes, in cui gli studenti controllano il telescopio Parkes su Internet e lo usano per osservare le pulsar. Questo programma ha raggiunto oltre 1, 700 studenti, in Australia, Giappone, Cina, Paesi Bassi, Regno Unito e Sudafrica.

Le pulsar offrono anche una promessa come sistema di navigazione per guidare le imbarcazioni che viaggiano attraverso lo spazio profondo. Nel 2016 la Cina ha lanciato un satellite, XPNAV-1, trasportano un sistema di navigazione che utilizza segnali periodici a raggi X provenienti da alcune pulsar.

Le pulsar hanno cambiato la nostra comprensione dell'universo, e la loro vera importanza è ancora in corso.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.