L’ESA ha cominciato a sperimentare un nuovo tipo di orologio chiamato PulChron basato sulle pulsar. Attivato alla fine del novembre 2018, questo sistema si basa sugli impulsi generati da queste stelle di neutroni che ruotano molto rapidamente su se stesse in tempi estremamente precisi. 18 pulsar monitorate con vari radiotelescopi sono state usate per le misurazioni, che offrono riferimenti temporali estremamente precisi per vari scopi come verificare le prestazioni dei satelliti del sistema di navigazione europeo Galileo.
Le stelle di neutroni rappresentano una possibile fine per le stelle dopo il collasso del nucleo se ha una massa sufficiente a farlo collassare al punto di far degenerare la materia che lo forma ma non tanto elevata da generare un buco nero. Una massa superiore a quella del Sole viene concentrata in una sfera di una dozzina di chilometri di diametro che in certi casi può ruotare su se stessa a velocità notevoli con emissioni di radiazioni elettromagnetiche dai poli. Dalla Terra, una pulsar viene rilevata con emissioni estremamente regolari e ciò potrebbe aiutare a misurare il passare del tempo con una precisione pari se non superiore a quella degli orologi atomici.
L’ingegner Stefano Binda, che supervisione il progetto PulChron, ha spiegato che a breve termine una misurazione del tempo basata sulle pulsar è tipicamente meno stabile rispetto a quella di un orologio atomico ma potrebbe essere competitiva a lungo e lunghissimo termine, oltre l’aspettativa di funzionamento di qualsiasi orologio atomico. Ad esempio, i satelliti di navigazione della costellazione Galileo usano orologi atomici che sono estremamente precisi eppure hanno bisogno di continue correzioni per mantenere quella precisione nell’ordine di pochissimi miliardesimi di secondo.
18 pulsar vengono monitorate dai 5 radiotelescopi dell’European Pulsar Timing Array (EPTA): il Westerbork Synthesis Radio Telescope in Olanda, l’Effelsberg Radio Telescope in Germania, il Lovell Telescope in Gran Bretagna, il Nancay Radio Telescope in Francia e il Sardinia Radio Telescope in Italia. Quelle pulsar sono usate da tempo nella ricerca di anomalie in cui misurazioni precise del tempo sono importanti come le onde gravitazionali ma ora hanno cominciato a essere usate come una sorta di orologio cosmico.
La Galileo Timing and Geodetic Validation Facility (TGVF) all’ESTEC (European Space Research and Technology Centre) dell’ESA in Olanda è stata aperta all’inizio del programma Galileo e continua a essere usata per monitorare il corretto funzionamento dei satelliti e la precisione dei loro orologi atomici. Stefano Binda ha spiegato che costituiva una perfetta opportunità per ospitare il PulChron per la possibilità di integrare nuovi elementi con pochi sforzi in un’attività di misurazione del tempo.
In questa fase di test le misurazioni del tempo effettuate da PulChron sono monitorate usando come riferimento un altro laboratorio dell’ESTEC, l’UTC, che contribuisce a mantenere il cosiddetto tempo coordinato universale, o tempo civile, il fuso orario di riferimento per tutto il mondo, che usa orologi atomici. L’obiettivo è di portare PulChron a un errore entro i 0,2 miliardesimi di secondo per giorno.
Gli orologi atomici sono molto precisi ma ci sono alcuni componenti che si degradano dopo un certo numero di anni. Le pulsar mantengono la loro precisione per periodi molto lunghi e i radiotelescopi che le monitorano possono operare per molti anni e venire usati anche per altri scopi. In applicazioni che richiedono estrema precisione nella misurazione del tempo, PulChron potrebbe diventare utilissimo.
