1967 yılının Ağustos ayında astrofizikçi Jocelyn Bell Burnell, radyo teleskop verilerinde bir sinyal fark etti. Ve sonra bir başka daha. İncelemeleri sonucunda Bell Burnell, bu sinyallerin veya darbelerin insanlardan veya makinelerden gelmediğini anladı.
Sinyaller sabitti. Uzayda düzenli bir şekilde titreşen bir şey vardı ve Bell Burnell bunun bir pulsar olduğunu anladı: hızla dönen ve ışık huzmeleri yayan bir nötron yıldızı. Nötron yıldızları, büyük kütleli bir yıldız öldüğünde oluşan süper yoğun nesnelerdir.
Sadece yoğun değiller, çok da hızlı dönebilirler! Gözlemlediğimiz her yıldız döner ve açısal momentum adı verilen bir özellik nedeniyle, çökmekte olan bir yıldız küçülüp yoğunlaştıkça daha hızlı döner. Buz patencilerinin kollarını vücutlarına yaklaştırarak daha hızlı dönmeleri ve kapladıkları alanı küçültmeleri gibi.
Bu dönen yıldızlardan gelen ışık darbeleri, deniz fenerlerinin tepesinde dönen ve denizcilerin kıyıya güvenli bir şekilde yaklaşmasına yardımcı olan fenerler gibidir. Pulsar dönerken, her dönüşte radyo dalgaları ve diğer ışık türleri, demetleri evrene doğru süpürülür. Yıldız her döndüğünde ışık görünür ve görüş alanımızdan kaybolur.
Astronomlar pulsarları onlarca yıl çalıştıktan sonra, geleceğin uzay kaşiflerinin evrende gezinmesine yardımcı olacak kozmik fenerler olarak hizmet edip edemeyeceklerini merak ettiler. İşe yarayıp yaramadığını görmek için bilim insanlarının bazı testler yapması gerekiyordu!
Birincisi, daha fazla veri toplamak önemliydi. NICER (Nötron Yıldızı İç Kompozisyonu Kaşifi) 2017 yılında Uluslararası Uzay İstasyonuna (ISS) kurulan bir teleskoptur. Pulsarların ışığını yakalamak ve ölçmek için hassas detektörler içerir. Amacı, 56 özel X-ışını yoğunlaştırıcı dizisini kullanarak nötron yıldızlarının boyutları ve yoğunlukları gibi şeyleri bulmaktır.
Ancak bu X-ışını darbelerini navigasyon araçları olarak nasıl kullanabilirdik? Bunun için SEXTANT’ı (X-Işın Zamanlama ve Navigasyon Teknolojisi için İstasyon Kaşifi) devreye sokmak gerekir. NICER akıllı bir telefon olsaydı, SEXTANT telefondaki bir uygulama gibi olurdu.
NICER’in gözlemlerinin ilk birkaç yılında SEXTANT, NICER’in pulsar verilerini kullanarak yerleşik bir navigasyon sistemi yarattı. Bir dizi kozmik işaretin haritasını çıkarmak için her pulsarın darbeleri arasındaki tutarlı zamanlamayı ölçerek çalıştı.
Pozisyon veya konumu hesaplanırken, son derece doğru zaman işleyişi esastır. Genellikle atomların tahmin edilebilir dalgalanmalarını kullanan atomik saatlere güveniriz. Bu atomik saatler, GPS uydularındaki gibi yerde veya uzayda bulunabilir.
Bununla birlikte, GPS sistemimiz yalnızca Dünya üzerinde veya Dünya’ya yakın çalışır. Yerleşik atomik saatler pahalı ve ağır olabilirler. Bunun yerine pulsar gözlemlerini kullanmak, navigasyon için bize ücretsiz ve güvenilir “saatler” sağlayabilir. SEXTANT, deneyi sırasında uzay istasyonunun yörünge konumunu başarıyla belirledi!
Bir uzay aracının bu nesnelere göre yaklaşık konumunu belirlemek için bir sinyalin iki nesne arasında seyahat etmesi için geçen süreyi kullanarak mesafeleri hesaplayabiliriz.
Bununla birlikte, bir uzay aracının yerini daha kesin olarak belirlemek için daha fazla pulsarı gözlemlememiz gerekir. SEXTANT birden çok pulsardan sinyal topladığından, uzaydaki konumunu daha doğru bir şekilde türetebilirdi.
Öyleyse, dış güneş sistemine uzun bir yolculukta olan bir astronot olduğunuzu hayal edin. Rotanızı planlamanıza yardımcı olması için SEXTANT tarafından geliştirilen teknolojiyi kullanabilirsiniz.
Pulsarlar güvenilir ve dönüşlerinde tutarlı olduğundan, hedefinize göre nerede olduğunuzu anlamak için Wi-Fi’ye veya başka bir hizmete ihtiyacınız olmaz. Pulsar tabanlı navigasyon verileri, kesin olarak yerinizi belirlemenize yardımcı olabilir!
Bu deneylerin hiçbiri, Jocelyn Bell Burnell’in onlarca yıl önce radyo verilerinde dönen nötron yıldızlarını göksel bir GPS olarak kullanma fikrine zemin hazırlayan keskin gözü olmadan mümkün olamazdı. Astrofizik alanına katkısı, yıldızlar arasında yelken açmaya can atan geleceğin insanlarına fayda sağlayan araştırmaların temelini attı.
