Наблюдения проводились на частоте 81,5 МГц, в полосе 1 МГц, с постоянной времени 0,1 с. Почти сразу же после начала наблюдений, в августе 1967 г., был зарегистрирован довольно сильный сигнал в виде периодически повторяющихся импульсов. Длительность каждого импульса составляла 0,3 с, а период их повторения 1,337 с, т. е. промежуток времени между импульсами составлял около 1 секунды. Дальнейшие наблюдения позволили уточнить значение периода и показали, что он сохраняется постоянным с точностью до 10-7(!).
Излучение было обнаружено молодой аспиранткой Джоселин Белл, именно она обратила внимание на периодически появляющиеся импульсные сигналы. Поначалу этому не придали большого значения, так как радиоастрономы довольно часто регистрируют импульсные помехи от наземных радиолокационных станций, самолетных радаров и других технических средств, созданных людьми. По своим характеристикам принятые сигналы напоминали подобные помехи. Однако дальнейшие исследования показали, что источник импульсных сигналов занимает неизменное положение среди звезд, для земных помех это невозможно. Измерение координат источника и сравнение с имеющимися каталогами показало, что в этом месте на небе ранее никаких радиоисточников не наблюдалось. Был оценен параллакс источника, он не превышал 2 угловые минуты, следовательно, расстояние до источника больше 1 000 астрономических единиц[37], т. е. он находится за пределами Солнечной системы. Итак, был обнаружен космический источник импульсных сигналов! Ничего подобного ранее не наблюдалось, да и вообразить такое было трудно.
Впоследствии, когда были обнаружены другие такие же источники, они получили название пульсары (от английского слова puls — импульс). Пульсар, впервые обнаруженный группой Хьюиша, получил обозначение СР 1919, что означает: кембриджский пульсар с координатами по прямому восхождению 19h 19m.
Излучение пульсара СР 1919 наблюдалось в виде серии импульсов длительностью около 1 минуты, затем в течение 3 минут излучение отсутствовало, а потом импульсы появлялись вновь. Амплитуда импульсов менялась от одной серии к другой и внутри каждой серии — от одного импульса к другому. Наиболее мощные импульсы имели плотность потока порядка 20 янских[38], в то время как средняя за минуту плотность потока не превышала 1 Ян.
Это позволяет понять, почему пульсары не были обнаружены ранее, до эксперимента Хьюиша. Обычный радиоастрономический приемник (радиометр) регистрирует среднюю мощность сигнала за время накопления длительностью τ. Эта величина (ее называют также постоянной времени) аналогична длительности экспозиции при фотографических наблюдениях. Чем больше постоянная времени, тем чувствительнее радиометр, тем более слабое излучение он может обнаружить. Поэтому радиоастрономы всегда стремились наблюдать с максимально возможной постоянной времени. Но для регистрации отдельных импульсов необходимо, чтобы постоянная времени не превышала промежуток времени между импульсами, иначе будет зарегистрирована лишь средняя за период мощность сигнала. Эта средняя мощность значительно меньше пиковой мощности импульса, и поэтому ее трудней обнаружить. Для пульсара СР 1919 средняя плотность потока значительно ниже предельно обнаружимой для предшествовавших обзоров неба на метровых волнах, поэтому он не мог быть обнаружен. Но если бы даже с повышением чувствительности удалось зарегистрировать среднюю мощность излучения, информация об импульсном характере сигнала при постоянной времени, превышающей промежуток между импульсами, была бы полностью потеряна. Наилучшие условия обнаружения импульсных сигналов реализуются, когда постоянная времени не превышает длительности одного импульса. Это условие оказалось выполненным в эксперименте Хьюиша, так как, готовясь наблюдать кратковременные вариации радиопотока, связанные с мерцаниями, исследователи использовали очень малую (совершенно не свойственную радиоастрономическим наблюдениям) постоянную времени 0,1 с. Если бы она была больше 1,337 с, никаких импульсных сигналов не было бы зарегистрировано.
37
Астрономическая единица (сокращенно а. е.) — единица длины, равная расстоянию от Земли до Солнца, приблизительно 150 млн км.
38
Янский (сокращенно Ян) — единица плотности потока, принятая в радиоастрономии. 1 Ян = 10-26 Вт/(м2 • Гц).