Jaký je princip naší metody?

Naše vyhledávání je „slepým vyhledáváním“. Neznáme předem vzdálenost, rychlost, rotaci ani orbitální parametry pulzaru, jehož stopa může být skryta ve zkoumaných datech. Musíme hledat všechny možné kombinace těchto parametrů, abychom pravděpodobnost úspěšného nalezení pulzaru maximalizovali.


Pohyb pulzaru po oběžné dráze způsobuje pravidelnou změnu v pozorované době mezi dvěma pulzy. Kredit: Adam Chandler

Mezihvězdný prostor je vyplněn oblaky plynu a prachu. Některé z těchto mračen mají teplotu kolem 8000 Kelvinů (7727°C) a obsahují volné elektrony. Ty potom rozptylují přes ně procházející radiové vlny, což se projevuje např. tím, že vyšší frekvence dorazí k pozemskému pozorovateli dříve než frekvence nižší. Čím víc elektronů se nachází v cestě signálu, tím větší je tento časový posun. Radioteleskopy pozorují široké spektrum radiových frekvencí, takže pozorovaná data musí být korigována vzhledem k tomuto rozptylu. Protože přesná velikost rozptylu závisí na neznámé velikosti pulzaru a počtu elektronů „překážejících“ záření v jeho cestě na celé dráze k Zemi, korigujeme data vůči 628 předem zvoleným hodnotám rozptylu a prohledáváme nezávisle všechna takto získaná data. Tento proces se nazývá „dedisperze“ (nebo „odrozptylování“) a uskutečňuje se na serverech projektu Einstein@Home.

Pokud neznáme ani orbitální parametry hledaných soustav, musíme zkoušet tisíce různých orbitálních „vzorů“ (možností), každý odpovídající různým hodnotám Dopplerova posunu. Pro každý z těchto vzorů jsou zkoumaná data korigována vůči plnému Dopplerovu jevu pro odpovídající oběžnou dráhu. Toto je první krok, který se uskutečňuje na počítačích připojených k projektu (tj. na počítačích jednotlivých zapojených uživatelů, ne na serverech projektu). Dalším krokem je testování, zda se v datech nenajde signál pulzaru nacházejícího se na dané dráze (nebo velmi podobné). Toto se provádí pomocí frekvenční analýzy (Fourierova transformace), která odhalí „nerozmazanou“ oběžnou periodu.


Grafický průběh pulzního signálu často odhalí mnoho vlastností pozorovaného objektu, avšak nad to skoro vždy obsahuje jeden velmi výrazný vrchol. Kredit: D. R. Lorimer, Binary and Millisecond Pulsars, Living Rev. Relativity 11, (2008), 8

Pokud signály z radiových pulzarů nejsou sinusové, ale pulzní, frekvenční analýza ukáže frekvenční složky – základní frekvenci a celočíselné násobky této frekvence. Poskládání těchto složek je velmi mocným trikem ve vyhledávání pulzarů a výrazně zvyšuje jeho citlivost. Nakonec počítač zašle na server projektu seznam nejnadějnějších kandidátů, který je už dále analyzován vědci.