Вращающиеся нейтронные звезды для проверки и калибровки атомных часов 06.01.2019

Об атомных часах, обеспечивающих высокоточный отсчет времени, мы неоднократно рассказывали на страницах нашего сайта. И, безусловно, многие из наших читателей не раз задавались вопросом, при помощи чего были получены значения характеристик этих часов, ведь для того, чтобы измерить что-то с определенной точностью, требуется измерительный инструмент с минимум на порядок более высокой точностью. Не знаем, как другие организации, имеющие в своем распоряжении атомные часы, а Европейское космическое агентство использует для синхронизации своих часов сигналы далеких вращающихся нейтронных звезд, пульсаров, излучаемые которыми сигналы имеют достаточно высокие показатели стабильности и точности.

Данный проект, получивший название "PulChron", является разработкой ученых из Манчестерского университета, британской Национальной физической лаборатории и частной компании GMV. Система, созданная в ходе этого проекта, уже частично используется для синхронизации атомных часов, обеспечивающих работу европейской системы спутниковой навигации "Galileo". Более того, длительные измерения сигналов пульсаров, объединенные с измерениями колебаний вибрирующих атомов в часах, позволяют получить еще более точный отсчет времени, чем это позволяет каждый из компонентов системы в отдельности.

Ученая-физик Джоселин Белл Бернелл (Jocelyn Bell Burnell) впервые обнаружила пульсар в 1967 году, когда ею был замечен радиосигнал, приходящий из глубин космоса и имеющий период в 1,34 секунды. Отметим, что этот сигнал был принят антеннами телескопа Interplanetary Scintillation Array радио-обсерватории Mullard Radio Astronomy Observatory. В настоящее время уже известно, что пульсары - это нейтронные звезды, небольшие и очень плотные остатки от взрывов массивных звезд, которые вращаются порой с огромной скоростью и излучают направленный луч излучения, который периодически направляется в сторону Земли.

Сейчас пульсары, точнее их сигналы, используются не только для синхронизации атомных часов. Они также представляют собой инструменты для поиска и измерения гравитационных волн, темной материи и изучения других явлений космологических масштабов.

Оборудование PulChron получает данные от пяти радиотелескопов, включая European Pulsar Timing Array, которые следят за 18 пульсарами одновременно. Атомные часы так же генерируют свою собственную частоту, один период которой является одним "тиком" часов. Но, относительно простые атомные часы, основанные на атомах водорода, возбуждаемых микроволновым лазером, могут дрейфовать (менять свою частоту) в течение долгих промежутков времени. И в этом случае для проведения коррекции требуется другая система, обладающая более высокой стабильностью, к примеру, часы системы Galileo требуют проведения процедуры синхронизации и коррекции каждые несколько часов.

Система PulChron является не первой "пульсарной" хронометрической системой, более того, она существует пока в своем первом, можно сказать, демонстрационном варианте. Но после того, как эта система начнет работать в ее окончательном виде, она будет использоваться не только для обеспечения работы системы спутниковой навигации, но и для отсчета точного значения времени Гринвичского меридиана (Coordinated Universal Time, UTC).