Een klein beetje "scruff" in wetenschappelijke gegevens 50 jaar geleden leidde tot de ontdekking van pulsars - snel ronddraaiende dichte stellaire lijken die op aarde lijken te pulseren.

Astronoom Jocelyn Bell deed de toevallige ontdekking met behulp van een enorme radiotelescoop in Cambridge, Engeland. Hoewel het is gebouwd om de willekeurige helderheidsflikkeringen te meten van een andere categorie hemellichamen, quasars genaamd, de 4,5 hectare grote telescoop produceerde elke 1.33730 seconden onverwachte markeringen op Bell's papieren datarecorder. De pensporen die de helderheid van de radio vertegenwoordigen, onthulden een ongewoon fenomeen.

"De pulsen waren zo regelmatig, zo veel als een tikkende klok, dat Bell en haar supervisor Anthony Hewish niet konden geloven dat het een natuurlijk fenomeen was, " zei Zaven Arzoumanian van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Zodra ze een tweede vonden, derde en vierde begonnen ze anders te denken."

De ongewone stellaire objecten waren eerder voorspeld, maar nooit waargenomen. Vandaag, wetenschappers kennen er meer dan 2, 000 pulsars. Deze roterende "vuurtoren"-neutronensterren beginnen hun leven als sterren tussen ongeveer zeven en twintig keer de massa van onze zon. Sommige blijken honderden keren per seconde rond te draaien, sneller dan de messen van een huishoudblender, en ze bezitten enorm sterke magnetische velden.

Dankzij technologische vooruitgang in de afgelopen halve eeuw konden wetenschappers deze compacte stellaire objecten vanuit de ruimte bestuderen met behulp van verschillende golflengten van licht, vooral degenen die veel energieker zijn dan de radiogolven die door de Cambridge-telescoop worden ontvangen. Verschillende huidige NASA-missies blijven deze natuurlijke bakens bestuderen.

De Neutronenster Interior Composition Explorer, of LEUK, is de eerste NASA-missie gewijd aan het bestuderen van pulsars. In een knipoog naar de verjaardag van Bell's ontdekking, NICER observeerde de beroemde eerste pulsar, tegenwoordig bekend als PSR B1919+21.

NICER werd begin juni gelanceerd naar het internationale ruimtestation en begon vorige maand met wetenschappelijke operaties. Zijn röntgenwaarnemingen - het deel van het elektromagnetische spectrum waarin deze sterren zowel van hun vaste oppervlak van een miljoen graden als van hun sterke magnetische velden stralen - zullen onthullen hoe de fundamentele krachten van de natuur zich gedragen in de kernen van deze objecten, een omgeving die niet bestaat en nergens anders kan worden gereproduceerd. "Wat zit er in een pulsar?" is een van de vele al lang bestaande astrofysica-vragen over deze ultradichte, snel draaiend, krachtig magnetische objecten.

Het 'spul' van pulsars is een verzameling deeltjes die wetenschappers kennen van meer dan een eeuw laboratoriumonderzoek op aarde - neutronen, protonen, elektronen, en misschien zelfs hun eigen kiezers, quarks genoemd. Echter, onder zulke extreme omstandigheden van druk en dichtheid, hun gedrag en interacties worden niet goed begrepen. Nieuw, nauwkeurige metingen, vooral van de afmetingen en massa's van pulsars zijn nodig om theorieën vast te stellen.

"Er zijn veel kernfysische modellen ontwikkeld om uit te leggen hoe de samenstelling van neutronensterren, op basis van beschikbare gegevens en de beperkingen die ze bieden, " zei Keith Gendreau van Goddard, de hoofdonderzoeker van NICER. "NICER's gevoeligheid, Röntgenenergieresolutie en tijdresolutie zullen deze verbeteren door hun stralen nauwkeuriger te meten, tot een orde van grootte verbetering ten opzichte van de huidige stand van de techniek."

De missie zal ook de weg vrijmaken voor toekomstige verkenning van de ruimte door te helpen bij het ontwikkelen van een Global Positioning System-achtige capaciteit voor de melkweg. De ingebouwde Station Explorer voor X-ray Timing en Navigatie Technologie, of SEXTANT, demonstratie zal NICER's röntgenwaarnemingen van pulsarsignalen gebruiken om de exacte positie van NICER in een baan om de aarde te bepalen.

"Je kunt de pulsaties van pulsars die in veel richtingen rond een ruimtevaartuig worden verspreid, timen om erachter te komen waar het voertuig zich bevindt en het overal naartoe te navigeren, " zei Arzoumanian, die ook de NICER-wetenschapsleider is. "Dat is precies hoe het GPS-systeem op aarde werkt, met nauwkeurige klokken gevlogen op satellieten in een baan."

Wetenschappers hebben deze methode getest met behulp van computer- en laboratoriumsimulaties. SEXTANT zal voor het eerst in de ruimte op pulsar gebaseerde navigatie demonstreren.

NICER-SEXTANT is de eerste astrofysische missie gewijd aan het bestuderen van pulsars, 50 jaar na hun ontdekking. "Ik denk dat het veel meer wetenschappelijke ontdekkingen zal opleveren dan we nu kunnen voorzien, ' zei Gendreau.