Joy Division: 40 lat po wydaniu albumu „Unknown Pleasures” astronomowie ponownie przyjrzeli się pulsarowi z okładki kultowego albumu

Zdjęcie: X

Peter Saville — projektant graficzny i współzałożyciel Factory Records — zaprojektował okładkę albumu na podstawie zdjęcia zauważonego przez członka zespołu Bernarda Sumnera w encyklopedii. Samo zdjęcie pochodzi z pracy podyplomowego studenta Harolda Crafta, który opublikował je w swojej pracy doktorskiej w 1970 roku.

Nagranie tego samego pulsara, dokładnie 40 lat po wydaniu albumu. Zdjęcie: Obserwatorium Jodrell Bank, Uniwersytet Manchesterski

Nieznane skarby w kosmosie

To, co widzimy na tym enigmatycznym zdjęciu, to sygnał wytwarzany przez pulsar znany jako B1919+21, pierwszy pulsar, jaki kiedykolwiek odkryto. Pulsar powstaje podczas gwałtownej śmierci gwiazdy kilkakrotnie masywniejszej od naszego Słońca. Gwiazdy te gasną z hukiem znanym jako „eksplozja supernowej”, podczas której jądro eksplodującej gwiazdy zostaje ściśnięte w niemal idealną kulę o promieniu niewiele większym niż 10 km. To, co powstaje, nazywane jest gwiazdą neutronową.

Ta gwiezdna pozostałość, wciąż bardziej masywna niż nasze Słońce, jest tak niezwykle gęsta, że atomy z pierwotnej gwiazdy nie mogą utrzymać swojej struktury — rozpadają się, pozostawiając mniejsze cząstki zwane neutronami, które tworzą rozległy ocean pod skorupą gwiazdy. Pulsary to szybko wirujące gwiazdy neutronowe, które można obserwować z Ziemi. Dzięki ich rotacji i polu magnetycznemu, które jest bilion razy silniejsze niż ziemskie, magnetyczny biegun północny i południowy tych super magnesów świeci jak latarnia morska. Po przebyciu wielu setek lat, błyski promieniowania z B1919+21 docierają do Ziemi co 1,34 sekundy.

Błyski z pulsarów są szczególnie jasne na falach radiowych, więc ich sygnały można rejestrować za pomocą radioteleskopów. Radioteleskop działa podobnie jak radio w samochodzie — jego antena skupia fale radiowe z kosmosu na punkcie, w którym można je wykryć i przekształcić w sygnał elektryczny, który następnie można przekształcić w dźwięk. Do naszych nagrań wykorzystaliśmy radioteleskop Mark II z Obserwatorium Jodrell Bank na Uniwersytecie Manchesterskim.

Teleskop Mark II w obserwatorium Jodrell Bank, który wykonał 47-minutowe nagranie B1919+21. Zdjęcie: Mike Peel/Obserwatorium Jodrell Bank, Uniwersytet Manchesterski

Okładka albumu przedstawia 80 falujących linii, które odpowiadają 80 rozbłyskom fal radiowych z B1919+21, ponieważ gwiazda neutronowa wykonała 80 obrotów w ciągu 107 sekund. W przeciwieństwie do latarni morskich na Ziemi każdy błysk jest unikalny. Niektóre błyski są jasne — są one oznaczone na obrazie dużymi punktami, a niektóre są wyraźnie mniejsze.

Kształt impulsów ciągle się zmienia. Na pierwszy rzut oka wydają się nieregularne i chaotyczne, ale nasze nowe informacje ujawnią pewien porządek w chaosie. Jest to ta sama liczba impulsów z tego samego pulsara i obserwowana z tą samą częstotliwością, co wykres z okładki albumu, ale na poniższym obrazie pojawia się ukośny wzór pasków.

Sygnał tego samego pulsara, który jest widoczny na okładce albumu. Im jaśniejszy kolor, tym intensywniejsze fale radiowe. Zdjęcie: Obserwatorium Jodrell Bank, Uniwersytet Manchesterski

Kiedy zarejestrowano oryginalny sygnał, nie było wiadomo, dlaczego niektóre pulsary wykazują tego rodzaju wzór. Obecnie uważamy, że fale radiowe są wytwarzane przez cząstki, które wystrzeliwują z gwiazdy neutronowej z prędkością bliską prędkości światła. Cząstki te powstają w wyniku wyładowań elektrycznych między zjonizowanym gazem otaczającym te obiekty a powierzchnią samej gwiazdy. Tak więc, w istocie, fale radiowe na okładce albumu i w naszym nowym obrazowaniu są powodowane przez błyskawice w przestrzeni kosmicznej, obserwowane wiele lat świetlnych stąd.

„Mapa pogody” może pomóc w wizualizacji rozległych systemów wyładowań atmosferycznych, które obiegają bieguny magnetyczne pulsarów. Wzór ich błyskawic zmienia się w sposób ciągły, a kształt obserwowanych impulsów wydaje się nieco nieregularny, ale obserwacja w dłuższym okresie pozwala na wyłonienie się konkretnego wzoru.

Spojrzenie w dół na biegun magnetyczny pulsara B1919+21, który jest otoczony piorunem. Zdjęcie: Obserwatorium Jodrell Bank, Uniwersytet Manchesterski

Cztery dekady po wydaniu albumu Unknown Pleasures rozumiemy teraz znacznie lepiej, co oznaczają te falujące linie na jego okładce. Wciąż jednak pozostaje wiele pytań dotyczących tych enigmatycznych obiektów, które pod wieloma względami są ekstremalnymi tworami natury. Coś, co pozostało prawdą przez te wszystkie lata, to fakt, że nagrania pulsarów popychają nas do odkrywania granic naszego zrozumienia praw fizyki.