Медленные изменения в мерцании радиосигналов пульсаров влияют на точность их «тика»

Команда исследователей под руководством Института SETI в течение 10 месяцев наблюдала за пульсаром PSR J0332+5434, чтобы изучить, как его радиосигнал «мерцает», проходя через газ между звездой и Землей. Ученые использовали массив телескопов Аллена (ATA) для измерений в диапазоне от 900 до 1956 МГц и обнаружили медленные, но значительные изменения в паттерне мерцания (сцинтилляции) с течением времени.

Массив телескопов Аллена, Радиообсерватория Хат-Крик. Автор: SETI Institute

Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Пульсары — это вращающиеся остатки массивных звезд, которые испускают вспышки радиоволн с очень точной и регулярной периодичностью благодаря высокой скорости вращения и невероятной плотности. Ученые используют 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 — распространяя их и немного задерживая момент приема каждого импульса. Понимание и коррекция этих крошечных, меняющихся задержек, которые могут составлять всего десятки наносекунд (одна миллиардная доля секунды), помогает поддерживать максимально возможную точность «тика» пульсаров.

Подобно тому, как звездный свет «мерцает» в атмосфере Земли, радиоволны пульсаров также «мерцают» (сцинтиллируют) в космосе. Когда сигнал проходит через облака электронов между пульсаром и Землей, он создает яркие и тусклые пятна на разных радиочастотах. Эти паттерны не статичны; они меняются по мере движения пульсара, газа и Земли относительно друг друга. Это мерцание задерживает импульсы, и степень сцинтилляции соответствует величине задержки.

«Пульсары — это замечательные инструменты, которые могут многому научить нас о Вселенной и нашем звездном соседстве», — сказала руководитель проекта Грейс Браун, стажер Института SETI. — «Подобные результаты помогают не только науке о пульсарах, но и другим областям астрономии, включая SETI».

Наблюдения с ATA использовали широкий диапазон радиочастот и частые, короткие сеансы. Команда измеряла полосу сцинтилляции (размер ярких пятен в паттерне мерцания) почти ежедневно в течение примерно 300 дней и обнаружила, что степень мерцания заметно менялась в масштабах от нескольких дней до месяцев. Наблюдения указывают на общую долгосрочную вариацию продолжительностью около 200 дней.

«Массив телескопов Аллена идеально подходит для изучения сцинтилляции пульсаров благодаря своей широкой полосе пропускания и способности посвящать себя проектам, которые должны выполняться в течение длительного времени», — отметила доктор София Шейх, соавтор исследования и научный сотрудник по техносигнатурам в Институте SETI.

Все радиосигналы, проходящие через межзвездную среду, испытывают сцинтилляцию. Заметное мерцание может помочь ученым SETI отличать созданные человеком радиосигналы от сигналов из других звездных систем. Эти наблюдения дают представление о пульсарах, Земле и пространстве между ними, помогая ученым лучше понимать, как отличить радиочастотные помехи от сигнала потенциально искусственного происхождения.

Больше информации: Grayce C. Brown et al, Long-term Monitoring of Scintillation in the Pulsar J0332+5434, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae0fff

Источник: SETI Institute