Et kosmisk fyrtårn, der pludselig slukkede
En ny kilde til radiobølger opførte sig som et fyrtårn i rummet – signalet vendte tilbage med præcis regelmæssighed og forsvandt derefter fuldstændigt. Astronomer undersøger nu, om der er tale om en usædvanlig død stjerne, eller noget vi endnu ikke har et navn til.
ASKAP J1424 overraskede astrofysikere over hele verden med sin opførsel. I otte dage udsendte objektet stabile radioimpulser hvert 36. minut, hvorefter det pludselig og uden varsel forstummede. Forskere arbejder intensivt på at forstå, hvad der ligger bag dette mærkelige fænomen.
Et signal med kosmisk præcision
Radioteleskopet Australian SKA Pathfinder i Australien registrerede under en flerugers observationskampagne en serie impulser, der opstod hvert 2.147 sekund. Denne slags regelmæssige signaler minder om et kosmisk urværk, der pludselig standser.
Forskerne betegner ASKAP J1424 som et nyt medlem af gruppen af mystiske radiokilder med lang periode. Disse objekter dukker op i kort tid og forsvinder igen uden at efterlade spor i andre dele af det elektromagnetiske spektrum. Studiet af sådanne fænomener giver fysikere mulighed for at teste naturlovene under forhold, der er umulige at genskabe i jordiske laboratorier.
Hvad er langtids-radiotransienter
I de seneste år har astronomer beskrevet en gruppe objekter, som ikke lyser kontinuerligt, men dukker kortvarigt op på himlen og forsvinder igen. Inden for radioastronomien kaldes denne familie for langtids-radiotransienter. I modsætning til kendte pulsarer, der blinker tusindvis af gange i sekundet, måles rytmen her i minutter eller timer.
Forskere fra universiteter og forskningsinstitutioner mener, at forskellige typer kompakte objekter kan stå bag sådanne fænomener. Neutronstjerner med ekstremt stærke magnetfelter – såkaldte magnetarer – er blandt de primære kandidater. En anden mulighed er hvide dværge med intense magnetfelter, som opstod som udbrændte rester af stjerner.
ASKAP J1424 passer perfekt ind i denne gruppe hvad angår periodens længde, men objektets specifikke egenskaber lader sig ikke let indpasse i eksisterende modeller. Forskere fra den australske organisation CSIRO siger det direkte: det er endnu et brik i et puslespil, hvor mange fragmenter stadig mangler.
Nogle forslag inkluderer også sjældne dobbeltstjernesystemer, hvor to kompakte objekter påvirker hinanden kraftigt. Sådanne konfigurationer kan skabe komplekse magnetfeltstrukturer og generere periodiske radioimpulser. Netop kombinationen af forskellige bevægelser – rotation og omløb – kan forklare de observerede tidsintervaller.
Stabil emission, der pludselig ophørte
Regelmæssigheden i signalet fra ASKAP J1424 imponerer selv erfarne radioastronomer. Hver impuls havde lignende form, lysstyrke og varighed. Intet tydede på, at objektet var ved at slukke ustabilt. Ud fra et fysisk synspunkt svarer en sådan profil bedst til et hurtigt roterende, meget tæt legeme – eksempelvis en neutronsstjerne eller en hvid dværg.
Normalt fungerer sådanne kosmiske ure i årevis. Her står vi over for et paradoks: stabil emission kombineret med en meget kort aktivitetsepisode. Denne kombination af egenskaber er svær at forklare med én simpel teori. Forskerne registrerede følgende nøglekarakteristika:
- Impulserne gentog sig nøjagtigt hvert 2.147 sekund
- Emissionen var hundrede procent polariseret
- Overgange mellem elliptisk og lineær polarisering
- Ingen gradvis intensitetsreduktion inden signalets ophør
- Fuldstændig fravær af optisk eller infrarødt modstykke
- Perfekt tidsmæssig stabilitet gennem hele den aktive fase
Dataanalysen viste, at radioemissionen fra ASKAP J1424 er fuldstændig polariseret. I praksis betyder det, at radiobølgerne har ordnede svingninger – deres retning er ikke tilfældig. Astronomer observerede også overgange mellem elliptisk og lineær polarisering.
En sådan signatur ses kun i miljøer med et meget ordnet og stærkt magnetfelt – i nærheden af kompakte objekter, hvor stof og stråling danser i takt med magnetfeltets linjer. Med andre ord er ASKAP J1424 sandsynligvis hverken en almindelig stjerne eller en klassisk radiokilde.
Sådan opdager ASKAP sådanne fænomener
Radioteleskopet ASKAP tilhører den australske videnskabsorganisation CSIRO. Det blev blandt andet bygget til hurtigt og hyppigt at scanne store dele af himlen. Det er en helt anden tilgang end traditionelle radioteleskoper, der i lang tid kigger på ét lille hjørne af universet.
Inden for programmet EMU gennemser astronomer regelmæssigt himlen og leder efter kortvarige signaler. ASKAP optager hele serier af radiobilleder med korte tidsintervaller. Dermed kan man afsløre kilder, der kun viser sig i nogle dage eller timer. ASKAP J1424 er et typisk resultat af en sådan strategi – uden et tæt observationsnetværk ville det være gået ubemærket forbi.
Efter den første lokalisering af kilden trådte yderligere instrumenter til. Det australske interferometer ATCA muliggjorde en mere præcis undersøgelse af radioemissionens form og polarisering. Teleskopet Gemini observerede dette himmelstykke i det infrarøde bånd og ledte efter et stjernernes modstykke til objektet ASKAP J1424.
Ingen af disse forsøg gav en klar, letfortolkelig plet i andre dele af spektret. Fraværet af et optisk og infrarødt signal er blevet en af de største gåder i hele denne sag. Dette fravær komplicerer identifikationen af objektets type og tvinger forskere til at overveje alternative forklaringer.
Scenariet med to hvide dværge
Forskningsteamets mest seriøse forslag forudsætter, at ASKAP J1424 er et system af to hvide dværge. Det er tætte, udbrændte stjernerelikter – ofte på størrelse med Jorden, men med en masse svarende til Solens. Hvis to sådanne objekter kredser tæt om hinanden, kan deres magnetfelter danne en kompleks struktur.
I denne model ville en periode på 36 minutter kunne svare til rotationsperioden for en af komponenterne, omløbstiden for parret af hvide dværge, eller en kombination af begge bevægelser – hvor emissionen kun tændes ved en bestemt geometrisk opstilling. Denne tilgang giver mulighed for at forklare tre centrale egenskaber: regelmæssighed, lang tidsskala og høj polariseringsgrad.
Der forbliver dog spørgsmålet om, hvorfor der i synligt lys og infrarødt ikke ses noget, der minder om et system af to tætte stjerner. Dobbelte hvide dværgsystemer er velkendte og kan normalt registreres i andre bånd end det radiobølgede. I dette tilfælde viste optiske og infrarøde teleskoper ingenting karakteristisk på det sted, hvorfra radiosignalet kom.
Hvis to tætte stjerner virkelig kredser i dette område, er de enten usædvanligt svage optisk, eller noget maskerer effektivt deres tilstedeværelse. Disse vanskeligheder gør scenariet med to hvide dværge tiltalende, men stadig usikkert. Forskere understreger, at yderligere data er nødvendige – især langsigtet radioovervågning og dybere observationer i andre dele af strålingsspektret.
Hvorfor signalet pludselig forsvandt
Set fra teorien om kompakte stjerner er den pludselige slukken af signalet det mest presserende problem. De to vigtigste fortolkninger, som forskerteam fra forskellige universiteter arbejder med, ser således ud. ASKAP J1424 har naturlige aktivitetscyklusser – til tider er det højlydt i radiobåndet, og derefter forbliver det dæmpet i lange perioder.
Den anden mulighed er, at emissionen udløses af tilstrømning af stof fra et nabobjekt eller omgivelserne, og at denne tilstrømning pludselig ophørte. I den første variant ville objektet minde om en blinkende magnetar, der kun udsender kraftige radiostråler i begrænsede tidsperioder. I den anden variant minder det mere om en maskine, der løber tør for brændstof: da strømmen af stof svækkedes eller forsvandt, slukkede radioen også.
Uden signalets tilbagevenden er det svært at afgøre, hvilken forklaring der er tættest på sandheden. Derfor lægges der stor vægt på langsigtet overvågning af dette himmelstykke. Forskere håber, at ASKAP J1424 vil melde sig igen og levere yderligere data.
Denne sag viser, hvor meget astronomernes syn på himlen har ændret sig. I årtier fokuserede forskere primært på stabile stjerner, galakser eller klassiske supernovaer. Nu vokser bevidstheden om, at der på skalaen af minutter og timer også sker meget – man har bare brug for de rette instrumenter for at lægge mærke til det.
Hvad ASKAP J1424 fortæller os om den foranderlige himmel
Langtids-radiotransienter kan vise sig at udgøre en hel ret talrig population af objekter. Hvis ASKAP og lignende instrumenter begynder at registrere dem regelmæssigt, vil astrofysikere få et helt nyt sæt af eksempler til at studere processer forbundet med ekstreme magnetfelter og tæt stof.
Disse typer kilder er også en vigtig prøve for teorier, der beskriver stjernernes udvikling. Forskere skal verificere, om nuværende modeller overhovedet tillader eksistensen af objekter, der har meget stærke magnetfelter, udsender regelmæssige ordnede radioimpulser, er aktive i blot nogle få dage og derefter fuldstændig forstummer, og som praktisk talt ikke røber sig i andre dele af spektret.
Hvis nuværende teorier ikke kan beskrive sådanne parametre, vil fysikere være nødt til at udvide dem eller endda foreslå en ny klasse af kompakte objekter. Institutioner som CSIRO og universiteter involveret i EMU-programmet arbejder intensivt på at indsamle et større antal observationer.
Selvom ASKAP J1424 kan virke fjernt fra hverdagens anliggender, påvirker sådanne fænomener reelt forståelsen af det univers, vi lever i. Studiet af neutronsstjerner og hvide dværge giver mulighed for at afprøve fysikkens love under forhold, der ikke kan efterlignes i jordiske laboratorier – ved tætheder og magnetfelter millioner af gange større end alt, vi kender fra Jordens nærhed.
Jo mere vi ved om disse ekstreme objekter, jo bedre kan vi forudsige stoffets adfærd i yderste situationer: fra planeternes indre over supernovaeksplosioner til kollisioner mellem kompakte stjerner, der udsender gravitationsbølger registreret af detektorer på Jorden. For dem, der følger teknologiens udvikling, er ASKAP J1424 også en påmindelse om, hvor vigtigt det er at bygge hurtige oversigtsteleskoper – de giver dig mulighed for at fange mystiske signaler i det øjeblik de varer, inden det kosmiske fyrtårn atter forstummer i uvis tid.
