Pulsar encerrado en una burbuja de supernova. Crédito:ESA / XMM-Newton / L. Oskinova / M. Guerrero; CTIO / R. Gruendl / Y.H. Chu
El centro técnico de la ESA en los Países Bajos ha comenzado a ejecutar un reloj basado en púlsar. El sistema "PulChron" mide el paso del tiempo utilizando pulsos de radio de frecuencia de milisegundos de múltiples estrellas de neutrones que giran rápidamente.
En funcionamiento desde finales de noviembre, este sistema de cronometraje basado en púlsar está alojado en la instalación de validación geodésica y cronometraje de Galileo del establecimiento ESTEC de la ESA, en Noordwijk en los Países Bajos, y se basa en las observaciones en curso de una serie de cinco radiotelescopios en toda Europa.
Las estrellas de neutrones son la forma más densa de materia observable en el cosmos, formado a partir del núcleo colapsado de estrellas en explosión. Diminuto en términos cósmicos, del orden de una docena de kilómetros de diámetro, todavía tienen una masa mayor que la del Sol de la Tierra.
Un púlsar es un tipo de estrella de neutrones que gira rápidamente con un campo magnético que emite un haz de radiación desde su polo. Debido a su giro, mantenido estable por su densidad extrema, los púlsares como se ven desde la Tierra parecen emitir ráfagas de radio muy regulares, tanto que en 1967 su descubridor, La astrónoma británica Jocelyn Bell Burnell, inicialmente se consideró que podrían ser evidencia de "hombrecitos verdes".
"PulChron tiene como objetivo demostrar la eficacia de una escala de tiempo basada en púlsar para la generación y el seguimiento de la sincronización de la navegación por satélite en general, y Galileo System Time en particular, "explica el ingeniero de navegación Stefano Binda, supervisando el proyecto PulChron.
Relojes atómicos en el Laboratorio de Navegación de ESTEC:el contenedor en el extremo derecho de la imagen alberga un reloj atómico con máser de hidrógeno activo, un orden de magnitud más preciso que los másers de hidrógeno pasivos a bordo de cada satélite Galileo. ellos mismos precisan a un segundo en tres millones de años. El estante a su izquierda alberga relojes de cesio adicionales, con un sistema de comparación de reloj a su izquierda y un sistema de distribución de reloj para enviar datos a los usuarios visibles en el lado izquierdo de la imagen. Crédito:ESA - Anneke Le Floc'h
"Una escala de tiempo basada en mediciones de púlsares suele ser menos estable que una que utiliza relojes atómicos u ópticos a corto plazo, pero podría ser competitiva a muy largo plazo". durante varias décadas o más, más allá de la vida útil de cualquier reloj atómico individual.
"Además, esta escala de tiempo de púlsar funciona de manera bastante independiente de cualquier tecnología de reloj atómico que se emplee; no depende de los cambios entre estados de energía atómica, sino de la rotación de las estrellas de neutrones ".
PulChron obtiene lotes de mediciones de púlsares de los cinco radiotelescopios de la clase de 100 m que comprenden el European Pulsar Timing Array:el radiotelescopio de síntesis de Westerbork en los Países Bajos. Radiotelescopio Effelsberg de Alemania, el telescopio Lovell en el Reino Unido, Radiotelescopio Nancay de Francia y Radiotelescopio de Cerdeña en Italia.
Este esfuerzo multinacional monitorea 18 púlsares de alta precisión en el cielo europeo para buscar anomalías de tiempo, evidencia potencial de ondas gravitacionales:fluctuaciones en el tejido del espacio-tiempo causadas por poderosos eventos cósmicos.
Para PulChron, Estas mediciones de radiotelescopios se utilizan para dirigir la salida de un reloj atómico de máser de hidrógeno activo con equipos basados en la instalación de validación geodésica y cronometraje de Galileo, que combina su extrema estabilidad a corto y medio plazo con la fiabilidad a largo plazo de los púlsares. También se genera un registro de 'reloj de papel' a partir de las mediciones, para posteriores comprobaciones de posprocesamiento.
Configuración del sistema PulChron, establecer un reloj atómico usando pulsos de escala de milisegundos de púlsares de giro rápido. Las mediciones de radiotelescopios se utilizan para dirigir la salida de un reloj atómico de máser de hidrógeno activo con equipos basados en la instalación de validación geodésica y cronometraje Galileo de la ESA, que combina su extrema estabilidad a corto y medio plazo con la fiabilidad a largo plazo de los púlsares. También se genera un registro de "reloj de papel" a partir de las mediciones, Para luego, cheques de posprocesamiento. Crédito:Agencia Espacial Europea
La ESA estableció el mecanismo de validación geodésica y de sincronización en los primeros días del programa Galileo, primero para prepararse para los dos satélites de prueba GIOVE de la ESA y luego en apoyo del sistema Galileo de alcance mundial, basado en el "Tiempo del sistema Galileo", que debe permanecer con una precisión de unas mil millonésimas de segundo. La instalación sigue sirviendo como un criterio independiente del rendimiento de Galileo, vinculado a estaciones de monitoreo en todo el mundo, así como una herramienta para la investigación de anomalías.
Stefano agrega:"El TGVF brindó una oportunidad perfecta para albergar el PulChron porque es capaz de integrar estos nuevos elementos con poco esfuerzo, y tiene una larga tradición en aplicaciones de tiempo, habiendo sido utilizado incluso para sincronizar el tiempo y el desplazamiento de frecuencia de los propios satélites Galileo ".
La precisión de PulChron se está controlando hasta unas mil millonésimas de segundo utilizando el laboratorio UTC adyacente de la ESA, que aprovecha tres de estos relojes maser de hidrógeno atómico más un trío de relojes de cesio para producir una señal de sincronización altamente estable, contribuyendo al establecimiento del Tiempo Universal Coordinado, UTC:la hora mundial.
Por lo tanto, se puede rastrear la desviación gradual de la hora del púlsar de la hora UTC de ESTEC, anticipada a una velocidad de alrededor de 200 billonésimas de segundo al día.
