Et kosmisk ur, der pludselig stoppede
Radioteleskoper opfangede et objekt, der bankede med præcis 36 minutters mellemrum som et kosmisk urværk — og derefter forsvandt fuldstændig uden nogen form for advarsel. Forskere står nu over for en af de mest gådefulde astronomiske anomalier i nyere tid.
ASKAP J1424, registreret af det australske radioteleskop ASKAP, opførte sig som et perfekt præcist fyrtårn på himlen. Og så holdt det bare op med at sende. Det er et af de mest mystiske radiosignaler i årevis og udgør en alvorlig udfordring for de nuværende modeller over, hvad døde stjerner er i stand til.
Et signal som intet andet
Objekter med regelmæssige radiopulser er ikke noget nyt inden for astronomien. Pulsarer — hurtigt roterende neutronstjerner — udsender præcise signaler hvert sekund eller endda hvert millisekund. ASKAP J1424 opererer imidlertid på en helt anden tidsskala. Dens cyklus varer over en halv time, hvilket ifølge forskere tyder på, enten at vi har at gøre med en ekstremt usædvanlig neutronstjerne, eller med en helt anden type kompakt objekt.
Kilden udsendte et radiosignal hvert 2147 sekunder — svarende til cirka hvert 36. minut — med næsten perfekt præcision i en periode på omtrent otte dage. Derefter ophørte emissionen pludseligt og fuldstændigt. Der var ingen gradvis udfasning, ingen “efterklang” — efter en serie regelmæssige pulser som fra et urværk forstummede kilden simpelthen. Teleskoper, der overvåger dette område af himlen, registrerer nu ingenting på det pågældende sted — hverken i radiobåndet, synligt lys eller infrarød stråling.
En ny klasse af fænomener ændrer synet på radiohimlen
I de seneste år har astronomer i stigende grad registreret objekter, der blinker i radiobåndet, men på helt andre tidsskalaer end klassiske pulsarer. Dermed er begrebet “langperiodiske radiotransienter” opstået — kilder der tænder og slukker med intervaller målt i minutter eller timer.
Klassiske pulsarer er hurtigt roterende neutronstjerner med rotationsperioder fra brøkdele af et sekund til nogle få sekunder. ASKAP J1424 med sin 36-minutters cyklus passer slet ikke ind i dette billede. Forskere fra det australske EMU-projekt påpeger, at dette objekt repræsenterer en periode mere end tusind gange længere end en typisk millisekundpulsar.
De grundlæggende parametre for ASKAP J1424 peger på noget exceptionelt:
- Emissionsperiode på cirka 36 minutter — over tusind gange længere end hos en typisk millisekundpulsar
- Aktivitetsperiode på omkring otte dage med uafbrudte, stabile pulser
- Ingen synlig modpart i andre spektrale områder som optisk lys eller infrarød stråling
- Fuldt polariseret signal, der indikerer et ekstremt kraftigt magnetfelt
- Pludseligt stop uden nogen gradvis dæmpning
- Ingen periodisk variation, der kunne antyde et binært system
Alt dette tyder på, at vi enten har at gøre med en ekstremt atypisk neutronstjerne, eller med en helt anden type kompakt objekt. Ifølge forskere fra ASKAP-teamet kan der endda være tale om en hidtil uidentificeret kategori af astronomiske kilder.
Hvad kan skabe en så langsom og præcis rytme
Forskere vakler mellem to primære scenarier. Den første mulighed er en neutronstjerne med et meget kraftigt magnetfelt, der roterer betydeligt langsommere end almindelige pulsarer. Den anden hypotese omhandler en hvid dværg med et usædvanligt stærkt magnetfelt, der fungerer som en gigantisk radioelektromagnet.
Begge modeller forklarer delvist den lange periode og den energirige radioemission, men begge har alvorlige mangler, når det kommer til at forklare den pludselige slukning af signalet. Dr. Manisha Caleb fra University of Sydney, der leder forskningsteamet, indrømmer, at de nuværende teoretiske modeller ikke kan forklare dette fænomen tilfredsstillende.
Den mest fascinerende hypotese involverer forestillingen om et tæt dobbeltstjernesystem, hvori to hvide dværge kredsede om hinanden. Hver af dem er den udbrændte kerne af en tidligere stjerne lignende Solen, komprimeret til Jordens størrelse. I scenariet med to hvide dværge overlapper de to komponenters magnetfelter hinanden konstant. Når systemet når en bestemt orbital konfiguration, lukker feltlinjerne sig på en særlig måde, og der opstår intens radioemission.
Det fuldt polariserede signal afslører ekstreme forhold
Nøglen til at forstå gåden ligger i selve radiobolgens natur. ASKAP J1424 udsender et fuldt polariseret signal — det betyder, at oscillationerne i det elektromagnetiske felt er meget stærkt ordnede. Fuld polarisering af emissionen peger på et meget velordnet, kraftigt magnetfelt og tilstedeværelsen af plasma under forhold, der sjældent optræder uden for ekstremt kompakte objekter som neutronstjerner eller tætte dobbeltstjernesystemer.
Under observationer ses en overgang mellem elliptisk og lineær polarisering. En sådan ændring antyder, at signalet opstår i et område, hvor magnetfeltets kraftlinjer har en kompleks struktur, og at radiobølgen passerer gennem et medium med varierende egenskaber. Forskere fra Gemini Observatory, der forsøgte at finde en optisk modpart til objektet, har endnu ikke haft held med det.
For astronomer er fraværet af et “andet øje” på dette objekt særligt frustrerende. Optiske og infrarøde teleskoper, herunder Gemini Observatory, viser ingen tydelig kandidat på det sted, hvorfra signalet kom. Hvis ASKAP J1424 var en almindelig stjerne eller en lys hvid dværg, ville der i det mindste være et svagt spor synligt. Tavsheden i andre spektrale områder antyder, at vi taler om et meget kompakt, svagt system, hvori størstedelen af energien undslipper netop i radiobåndet.
ASKAP-teleskopets rolle i opdagelsen af flygtige fænomener
ASKAP er et system bestående af flere dusin antenner i Australien, designet til at dække brede felter af himlen og regelmæssigt vende tilbage til dem. I stedet for at observere dybt ind i ét punkt fungerer teleskopet som en hurtig scanner — ideel til at opfange objekter, der kun viser sig kortvarigt.
EMU-projektet, inden for rammerne af hvilket ASKAP J1424 blev opdaget, fokuserer netop på sådanne flygtige kilder. Fra astronomernes perspektiv minder det lidt om at overvåge trafikken — de fleste objekter er rolige “faste lys”, men af og til dukker pludselige glimt op, kosmiske ækvivalenter til advarselsblinklys eller forbikørende ambulancer. Uden det brede synsfelt og den høje scanningsfrekvens, som ASKAP leverer, ville ASKAP J1424 sandsynligvis være gået ubemærket hen.
Det er den slags objekt, man skal gribe inden for et kort “aktivitetsvindue”. Professor Tara Murphy fra University of Sydney forklarer, at traditionelle astronomiske kampagner med fokus på lange eksponeringer af ét område nemt overser sådanne objekter. Den dynamiske radiohimmel afslører en population af kilder, der “blinker” på skalaer af dage, timer eller minutter.
Hvorfor dette signal vil ændre synet på universet
I årtier fokuserede radioastronomien primært på stabile kilder — galakser, supernovarester, quasarer. Først de seneste år med en ny generation af instrumenter har vist, hvor dynamisk radiohimlen faktisk er. Signaler som ASKAP J1424 antyder, at der eksisterer en hel population af objekter, der “blinker” på skalaer af dage, timer eller minutter. De dukker op, udsender en serie pulser og forstummer derefter i en ukendt periode.
Forskere overvejer to primære muligheder for, hvorfor signalet pludselig ophørte. ASKAP J1424 kan gennemgå faser af aktivitet og hvile afhængigt af forholdene i dets magnetiske omgivelser eller ændringer i rotationen. Den anden mulighed er, at signalet blev fremkaldt af en engangs tilførsel af stof — for eksempel opfangning af gas fra en ledsagestjerne — og da “brændstoffet” slap op, holdt emissionen op. Begge versioner har deres fordele, men ingen besvarer alle spørgsmål.
Hvad sker der videre med dette objekt og lignende signaler
De kommende år vil blive en kapløb om tålmodighed og teknologi. Astronomer planlægger regelmæssige gennemgange af det samme område med radioteleskoper, parallelle observationer i andre spektrale områder for at opfange selv et svagt optisk spor, samt søgning efter lignende fænomener i arkivdata fra ASKAP og andre instrumenter.
Hvis ASKAP J1424 genaktiveres, vil en ny serie pulser gøre det muligt at verificere, om dens rytme har ændret sig. Selv minimale ændringer i perioden eller pulsformen kan afsløre, om det er rotation af et enkelt objekt eller den orbitale dans af to stjerner, der er ansvarlig. Disse tilsyneladende eksotiske signaler har en bredere betydning — enhver ny type kompakt objekt ændrer forståelsen af, hvordan stjerneliv slutter, og hvordan det påvirker omgivelserne.
En fuldstændig forståelse af sådanne kilder kan forbedre modellerne for gravitationsbølger, type Ia-supernovaer eller fordelingen af tunge grundstoffer i vores galakse. ASKAP J1424 minder os om, at selv i en æra med kraftfulde teleskoper støder vi stadig på fænomener, der ikke passer ind i de færdige skemaer. Det er præcis den slags “ubehagelige” signaler, der ofte fører til en revurdering af gamle teorier og til konstruktionen af nye instrumenter, der er i stand til at betragte himlen ikke som et stillestående billede, men som et bevægeligt landskab fyldt med uventede glimt.
