PSR B1937+21

PSR B1937+21 – pierwszy odkryty pulsar milisekundowy, należący do klasy pulsarów. Znajduje się w gwiazdzie konstelacji Wulpecula i jest jednym z najważniejszych obiektów w badaniach astronomii oraz gwiazd neutronowych.

Historia odkrycia

Obiekt został wykryty pod koniec 1979 roku przez amerykański zespół badaczy pod kierownictwem A. S. Hane przy użyciu radioteleskopu w Green Bank. Publikacja wyników ukazała się w 1982 roku, a odkrycie zostało uznane za przełomowe, ponieważ pulsar obracał się z niezwykle krótkim okresem sekundy – zaledwie 1,557 ms (642 Hz).

Właściwości fizyczne

Nazwa: PSR B1937+21 (również oznaczany jako PSR J1939+2134 w systemie współrzędnych J2000).
Typ: pulsar milisekundowy, będący jedną z najstarszych i najstabilniejszych tzw. zegarów pulsarowych.
Okres rotacji: 1,557 ms (642,85 obrotów na sekundę).
Wiek charakterystyczny: ok. 2 miliardy lat, wyznaczony na podstawie spadku częstotliwości obrotu.
Odległość: około 3,6 kilo‑parseka (≈ 11 500 lat świetlnych) od Ziemi, wyliczona metodą pomiaru dyspersji sygnału radiowego.
Magnetyzm: pole magnetyczne rzędu 4×10⁸ G, co jest typowe dla szybkich pulsarów.
Emisja: silne promieniowanie w paśmie radiowym (często obserwowane przy 430 MHz i 1400 MHz) oraz w promieniowaniu X-i gamma-rays.

Znaczenie naukowe

PSR B1937+21 odegrał kluczową rolę w rozwoju kilku dziedzin astrofizyki:

Badania grawitacji – dzięki wyjątkowej stabilności rotacji pulsara wykorzystano go jako naturalny test generalnej teorii względności w układach podwójnych.
Detekcja fal grawitacyjnych – pulsary milisekundowe, w tym PSR B1937+21, służą do budowy pulsarowych sieci obserwacyjnych (PTA), które poszukują niskoczęstotliwościowych fal grawitacyjnych pochodzących od supermasywnych czarnych dziur.
Rozwój zegarów pulsarowych – precyzyjne pomiary okresu pulsara pozwoliły na opracowanie zegarów o stabilności przewyższającej najlepsze zegary atomowe w długich przedziałach czasowych.
Modelowanie ewolucji gwiazd neutronowych – dane z PSR B1937+21 przyczyniły się do zrozumienia procesu "recyklingu" pulsara, czyli przyspieszania w wyniku akrecji materii od towarzyszącej gwiazdy.

Obserwacje i techniki pomiarowe

Od momentu odkrycia pulsar był regularnie obserwowany przy pomocy wielu radioteleskopów, m.in.:

Współczesne obserwacje wykorzystują techniki synchronizacji czasu oraz cyfrowe analizy dekoherentnej, co pozwala na uzyskanie rozdzielczości czasowej lepszej niż 100 ns.

Reakcje społeczności astronomicznej

Odkrycie PSR B1937+21 przyczyniło się do przyznania w 1993 roku Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki jemu samemu oraz dwóm współodkrywcom – Jocelyn Bell Burnell (choć sama nie otrzymała nagrody) i Antoni Hulse, za ich wkład w badania pulsarów dwukomponentowych.

Powiązane obiekty

Do grupy pulsarów milisekundowych zalicza się również:

PSR J1748‑2446ad – najszybszy znany pulsar o okresie 1,396 ms,
PSR J0030+0451 – pulsar badany przez misję NICER w celu mapowania powierzchni gwiazdy neutronowej.

Literatura i dalsze lektury

Do najważniejszych publikacji należą:

Backer, D. C., Kulkarni, S. R., Heiles, C., et al. „A millisecond pulsar”. Nature, 1982.
Lyne, A. G., Lorimer, D. R. „Pulsar astronomy”. Cambridge University Press, 1994.
Hobbs, G. et al. „The International Pulsar Timing Array: First data release”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2019.