Pulsari pinnadetailid

Rahvusvahelise Kosmosejaama küljes asuva NICER nimelise instrumendi abil on esimest korda kaardistatud pulsari ehk neutrontähe pind ning mõõdetud täpselt selle suurus ja mass. Arvestades, et kõnealune pulsar asub meist 1100 valgusaasta kaugusel ja on läbimõõdult väiksem kui Hiiumaa, ei saa seda saavutust isegi parima tahtmise juures ülehinnata.

NICER on akronüüm nimest Neutron star Interior Composition Explorer (neutrontähe sisemise ehituse uurija) ja kujutab endast sisuliselt spetsialiseeritud röntgenteleskoopi. Kuna Maa atmosfäär on röntgenkiirgusele läbipaistamatu, peavad sellised teleskoobid asuma kõrgel ja eelistatavalt kosmoses. Sellel põhjusel paigaldati NICER 2017. aasta juunis Rahvusvahelise Kosmosejaama külge, kus see vaatles järgneva pooleteise aasta jooksul üht Kalade tähtkujus asuvat pulsarit tähisega J0030+0451.

Vaatlustega koguti tohutu hulk andmeid, mis vajasid enne mingi tähendusliku pildi saamist tõsist analüüsi ja arvutitöötlust. Seda tehti lõpuks kahes üksteisest sõltumatus töögrupis ja kasutades kaht superarvutit, millel kulus andmete töötlemisele ligi kuu aega (koduarvutil läheks selleks umbes 10 aastat). Kahe teadlastegrupi avastused kattusid üksteisega mõõtevea piires.

Neutrontäht tekib kui suhteliselt massiivne täht oma elu lõpus supernoovana plahvatab ning selle tuum tohutute jõudude käigus kokku pressitakse. Tulemuseks on peaaegu täielikult neutronitest koosnev umbes linnasuurune kiiresti keerlev kera, mida võib ette kujutada kui hiiglaslikku aatomituuma. Oma suure massi, aga väikeste mõõtmete tõttu on neutrontäht kõige ekstreemsem "normaalne" objekt universumis. Temast teatud hulga võrra raskema keha tekib juba pealtnäha tuntud loodusseadusi eirav must auk.

Neutrontähes on kätketud võimsad magnetväljad, mis kiirendavad selle pinnal leiduvaid osakesi peaaegu valguse kiiruseni ja heidavad neid kitsa kiirgusvihuna ümbritsevasse kosmosesse. Kui lisada siia neutrontähe ülikiire pöörlemine (sadu kordi sekundis) ja väike aga reaalne võimalus, et mõne sellise neutrontähe puhul on kiirgusvihk perioodiliselt suunatud Maa poole, saamegi pulsari. Ühesõnaga on pulsarid sellised neutrontähed, mis ülima täpsusega meie taevas kosmiliste majakatena plingivad.*

Senini on teoreetiliste mudelite põhjal arvatud, et pulsaril on kaks vastaspoolel asuvat poolust, millelt kiirguvihud lähtuvad (majakamudel). Värske avastuse käigus aga leiti, et vähemalt J0030+0451 puhul ei pea see paika. Nimelt näib, et sellel pulsaril on kaks või isegi kolm üksteisest suhteliselt erinevat poolust, millest kõik asuvad selle ühel poolkeral. Lisaks üks neist on veidra poolkuu kujuga. Videos on need alad nähtavad valgete laikudena. Peale selle tehti väga täpselt kindlaks pulsari mass ja läbimõõt, mis on vastavalt 1,3 päikese massi ja umbes 26 kilomeetrit.

Sellisel avastusel on potentsiaali muuta meie seniseid teoreetilisi mudeleid, mille põhjal me senini neutrontähti ette oleme kujutanud. Et mitte teha üksiku näite põhjal üldistusi ning välistada mõõte- või töötlusvead, kavatsetakse sama instrumendi abil kaardistada veel paljude tuntud pulsarite pinda. Eks aeg näitab, mida selle käigus avastatakse.

Videos on kahe töögrupi tulemused üksteise kõrval.
Siin pikem video: youtube.com/watch?v=zukBXehGHas

*Nüüdseks Päikesesüsteemist lahkunud Pioneer 10 ja 11 ning Voyager 1 ja 2 kosmosesondidele pandi kaasa kuulsad tahvlid, millel on muuhulgas kujutatud inimese anatoomiat, Päikesesüsteemi ehitust ja meie täpset asukohta Linnutees. Selle viimase saavutamiseks kasutati 16 tuntud pulsarit, mille ruumiline paigutus ja plinkimisperiood on tahvlitel võimalikult täpselt (ja lihtsalt) kirja pandud. Lootus on, et kui kunagi kauges tulevikus mõni maaväline eluvorm selle üles korjab, suudavad nad selle ja oma enda täpsete pulsarimõõtmiste põhjal meid (või mis iganes meist järel on) üles leida.