Pulsar envolto em bolha de supernova. Crédito:ESA / XMM-Newton / L. Oskinova / M. Guerrero; CTIO / R. Gruendl / Y.H. Chu
O centro técnico da ESA na Holanda começou a operar um relógio baseado em pulsar. O sistema "PulChron" mede a passagem do tempo usando pulsos de rádio de freqüência de milissegundos de várias estrelas de nêutrons de rotação rápida.
Operando desde o final de novembro, este sistema de temporização baseado em pulsar está hospedado no Galileo Timing and Geodetic Validation Facility do estabelecimento ESTEC da ESA, em Noordwijk na Holanda, e baseia-se em observações contínuas por um conjunto de cinco radiotelescópios em toda a Europa.
Estrelas de nêutrons são a forma mais densa de matéria observável no cosmos, formado a partir do núcleo colapsado de estrelas em explosão. Minúsculo em termos cósmicos, na ordem de uma dúzia de quilômetros de diâmetro, eles ainda têm uma massa maior do que o Sol da Terra.
Um pulsar é um tipo de estrela de nêutrons de rotação rápida com um campo magnético que emite um feixe de radiação de seu pólo. Por causa de seu giro - mantido constante por sua densidade extrema - os pulsares vistos da Terra parecem emitir rajadas de rádio altamente regulares - tanto que em 1967 seu descobridor, A astrônoma do Reino Unido Jocelyn Bell Burnell, inicialmente considerados como evidência de 'homenzinhos verdes'.
"O PulChron visa demonstrar a eficácia de uma escala de tempo baseada em pulsar para a geração e monitoramento de tempos de navegação por satélite em geral, e a hora do sistema Galileo em particular, "explica o engenheiro de navegação Stefano Binda, supervisionar o projeto PulChron.
Relógios atômicos no Laboratório de Navegação do ESTEC:o contêiner na extremidade direita da imagem abriga um relógio atômico maser de hidrogênio ativo - uma ordem de magnitude mais precisa do que os masers de hidrogênio passivos a bordo de cada satélite Galileo, com precisão de um segundo em três milhões de anos. O rack à sua esquerda abriga relógios de césio adicionais, com um sistema de comparação de relógio à sua esquerda e um sistema de distribuição de relógio para enviar dados aos usuários visíveis no lado esquerdo da imagem. Crédito:ESA - Anneke Le Floc'h
"Uma escala de tempo baseada em medições de pulsar é normalmente menos estável do que uma que usa relógios atômicos ou ópticos no curto prazo, mas pode ser competitiva no longo prazo, ao longo de várias décadas ou mais, além da vida útil de qualquer relógio atômico individual.
"Além disso, esta escala de tempo de pulsar funciona de forma bastante independente de qualquer tecnologia de relógio atômico empregada - ela não depende de mudanças entre estados de energia atômica, mas da rotação de estrelas de nêutrons. "
O PulChron fornece lotes de medições de pulsar dos cinco radiotelescópios da classe 100 m que compreendem o European Pulsar Timing Array - o Westerbork Synthesis Radio Telescope na Holanda, Radiotelescópio Effelsberg da Alemanha, o telescópio Lovell no Reino Unido, O Radiotelescópio Nancay da França e o Radiotelescópio da Sardenha na Itália.
Este esforço multinacional monitora 18 pulsares altamente precisos no céu europeu para pesquisar quaisquer anomalias de tempo, evidência potencial de ondas gravitacionais - flutuações na estrutura do espaço-tempo causadas por eventos cósmicos poderosos.
Para PulChron, essas medições de radiotelescópio são usadas para orientar a saída de um relógio atômico maser de hidrogênio ativo com equipamento baseado no Galileo Timing and Geodetic Validation Facility - combinando sua estabilidade extrema de curto e médio prazo com a confiabilidade de longo prazo dos pulsares. Um registro de 'relógio de papel' também é gerado a partir das medições, para verificações posteriores de pós-processamento.
Configuração do sistema PulChron, definir um relógio atômico usando pulsos em escala de milissegundos de pulsares girando rapidamente. As medições do radiotelescópio são usadas para orientar a saída de um relógio atômico maser de hidrogênio ativo com equipamento baseado no Galileo Timing and Geodetic Validation Facility da ESA - combinando sua extrema estabilidade de curto e médio prazo com a confiabilidade de longo prazo dos pulsares. Um registro de 'relógio de papel' também é gerado a partir das medições, para mais tarde, verificações de pós-processamento. Crédito:Agência Espacial Europeia
A ESA estabeleceu o Timing and Geodetic Validation Facility nos primeiros dias do programa Galileo, primeiro para se preparar para os dois satélites de teste GIOVE da ESA e, em seguida, para apoiar o sistema Galileo de abrangência mundial, com base no "Tempo do Sistema Galileo", que precisa permanecer preciso até alguns bilionésimos de segundo. A Instalação continua a servir como um parâmetro independente do desempenho do Galileo, ligado a estações de monitoramento em todo o mundo, bem como uma ferramenta para investigação de anomalias.
Stefano acrescenta:"O TGVF proporcionou uma oportunidade perfeita para hospedar o PulChron porque é capaz de integrar esses novos elementos com pouco esforço, e tem uma longa tradição em aplicações de tempo, tendo sido usado até mesmo para sincronizar o deslocamento de tempo e frequência dos próprios satélites Galileo. "
A precisão do PulChron está sendo monitorada até alguns bilionésimos de segundo usando o Laboratório UTC adjacente da ESA, que utiliza três desses relógios maser atômicos de hidrogênio mais um trio de relógios de césio para produzir um sinal de temporização altamente estável, contribuindo para a definição do Tempo Universal Coordenado, UTC - a hora do mundo.
O desvio gradual do horário do pulsar do horário UTC do ESTEC pode, portanto, ser rastreado - antecipado a uma taxa de cerca de 200 trilionésimos de segundo por dia.
