En Pulsars radiosignal förvränger radiosignaler i rymden

 

Bild wikipedia Principiell funktionsskiss av en pulsar. Strålningen lämnar denna i två smala knippen som sveper genom universum.

I 10 månader övervakade ett team lett av SETI-institutet pulsaren PSR J0332+5434 (även kallad B0329+54) för att studera hur dess radiosignal "glittrar" när den passerar genom gas mellan stjärnan och jorden. Teamet använde Allen Telescope Array (ATA) för att ta mätningar på mellan 900 och 1956 MHz och observerade långsamma, signifikanta förändringar i det blinkande radiosignalmönstret över tid.

Pulsarer är snurrande rester av massiva stjärnor som sänder ut radiovågor, en typ av ljus, i mycket precisa och regelbundna rytmer. Pulsaren har hög rotationshastighet och mycket stor täthet. Forskare kan använda känsliga radioteleskop för att mäta de exakta tidpunkter då pulsarer utsläpp anländer jorden i jakten på mönster som kan indikera fenomen som lågfrekventa gravitationsvågor. Gas i interstellärt rymd kan dock sprida pulsarens radiovågor och fördröja dem något. Att förstå och korrigera dessa små, föränderliga fördröjningar, som kan vara så små som tiotals nanosekunder (en nanosekund är en miljarddels sekund), hjälper till att hålla pulsarens timing så exakt som möjligt.

Likt stjärnljus "glittrar" i jordens atmosfär, "blinkar" även pulsarradiovågor i rymden. När signalen färdas genom elektronmoln mellan pulsaren och jorden skapar den ljusa och svaga pulser av radiofrekvenser. Dessa mönster är inte statiska utan de utvecklas när pulsaren och gasen och jorden rör sig i förhållande till varandra. Detta blinkande fördröjer pulserna, och mängden scintillation matchar omfattningen av fördröjningen. Genom att ofta övervaka en enda pulserande närliggande pulsar observerade teamet hur dess mönster skiftade och översatte dem till små tidsfördröjningar. Dessa metoder kan sedan korrigera de fördröjningar som är viktiga i de mest precisa pulsarexperimenten.

"Pulsarer är fantastiska verktyg som kan lära oss mycket om universum och galaxen," beskriver projektledaren Grayce Brown, praktikant vid SETI-institutet. "Sådana resultat hjälper inte bara pulsarvetenskapen utan även andra områden inom astronomin, inklusive SETI." Alla radiosignaler som passerar genom det interstellära mediet upplever scintillation (då någon materia avger strålning). Märkbar scintillation kan hjälpa SETI-forskare att skilja mellan människoskapade radiosignaler och signaler från andra solsystem.

ATA-observationerna (Allen Telescope Array) använde ett brett spektrum av radiofrekvenser av frekventa korta observationssessioner). Teamet mätte scintillationsbandbredden (storleken på utsläppen i det blinkande mönstret) nästan dagligen i ca 300 dagar med ATA och fann att mängden scintillation förändrades märkbart över tid från dagar till månader. Observationerna tyder på en övergripande långtidsvariation på cirka 200 dagar. Studien inkluderade också en nyutvecklad, mer robust metod för att uppskatta hur scintillation ökar med radiofrekvensen, med hjälp av ATA:s) breda frekvensområde. 

 "Allen-teleskopets grupp av teleskop är perfekt utformad för att studera pulsarscintillation tack vare dess nöjlighet att söka över breda bandbredder och förmåga att arbeta i projekt som måste pågå under långa perioder," beskriver Dr. Sofia Sheikh, medförfattare och Technosignature Research Scientist vid SETI-institutet.

Observationerna ger ett fönster in i pulsarer, jorden och rymden däremellan, vilket hjälper forskare att bättre förstå hur man kan skilja radiofrekvensstörningar från en signal av potentiellt artificiellt ursprung.

Artikeln finns på doi: 10.3847/1538-4357/ae0fff.