Радиопульсары по праву называют маяками Вселенной — эти удивительные объекты посылают в космос строго периодические импульсы радиоизлучения с точностью, сравнимой с атомными часами. Открытие пульсаров в 1967 году стало одним из величайших астрономических достижений XX века и революционизировало наше понимание экстремальных состояний материи.
Пульсары представляют собой нейтронные звёзды — сверхплотные остатки массивных звёзд, взорвавшихся как сверхновые. Нейтронная звезда диаметром всего 20 километров может содержать массу в 1,4 раза больше солнечной, что делает её одним из самых плотных объектов во Вселенной. Чайная ложка нейтронного вещества весила бы миллиард тонн на Земле.
Механизм излучения пульсаров основан на модели космического маяка. Нейтронная звезда обладает мощным магнитным полем, в триллион раз превышающим земное, и вращается с невероятной скоростью — от одного оборота в несколько секунд до 700 оборотов в секунду для самых быстрых миллисекундных пульсаров. Заряженные частицы, захваченные магнитным полем, ускоряются и излучают энергию в виде узких конусов радиоволн, исходящих из магнитных полюсов.
Поскольку магнитная ось обычно не совпадает с осью вращения, пучки излучения подобно лучам маяка движутся по окружности. Когда такой пучок направлен в сторону Земли, мы регистрируем радиоимпульс. Периодичность импульсов соответствует периоду вращения нейтронной звезды, что позволяет с высочайшей точностью измерять её ротационные характеристики.
Пульсары служат уникальными природными лабораториями для изучения фундаментальной физики. Условия на поверхности нейтронной звезды — плотность ядерного вещества, гравитационные поля в миллиарды раз сильнее земного, магнитные поля триллионной интенсивности — невозможно воссоздать в земных лабораториях. Наблюдения пульсаров позволяют проверять предсказания общей теории относительности, изучать поведение вещества в экстремальных условиях и исследовать природу пространства-времени.
Двойные пульсары, вращающиеся вокруг других нейтронных звёзд или чёрных дыр, предоставляют возможность для точнейших измерений гравитационных волн. Знаменитый пульсар PSR B1913+16, открытый Джозефом Тейлором и Расселом Халсом, подтвердил существование гравитационных волн за четыре десятилетия до их прямого обнаружения детекторами LIGO.
Миллисекундные пульсары, вращающиеся сотни раз в секунду, настолько стабильны, что используются для создания "пульсарного времени" — эталона времени, конкурирующего по точности с лучшими атомными часами. Масштабные проекты, такие как Международная пульсарная временная сеть, используют группы пульсаров для поиска гравитационных волн от сверхмассивных чёрных дыр и других космических источников.