Et kosmisk ur, der bare stoppede
Radioteleskoper fangede et objekt, der fungerede som et præcist kosmisk ur med nøjagtighed til 36 minutter — og så forsvandt det sporløst. Forskerne leder stadig efter en forklaring.
Astronomerne klør sig i hovedet. ASKAP J1424, registreret af det australske radioteleskop, opførte sig som et perfekt regelmæssigt fyrtårn på himlen, indtil det i ét enkelt øjeblik ophørte med at sende signaler. Det er et af de mest gådefulde radiosignaler i de seneste år og en alvorlig udfordring for de nuværende modeller for døde stjernes adfærd.
Hvad er ASKAP J1424 egentlig?
Objektet ASKAP J1424 dukkede første gang op i data fra radioteleskopet Australian SKA Pathfinder (ASKAP) under et himmelovervågningsprogram. Det udmærkede sig ved ét enkelt parameter: en utroligt regelmæssig gentagelse af impulser. Det udsendte et radiosignal hvert 2147. sekund — cirka 36 minutter — og opretholdt næsten perfekt præcision i omkring otte dage, hvorefter emissionen fuldstændig ophørte.
Forskere fra forskellige institutioner, der analyserede fænomenet, fandt ingen gradvis svækkelse eller langsom bortfaden. Efter en serie af urpræcise impulser tav kilden. Teleskoper, der overvåger dette område af himlen, ser nu ingenting på dette sted — hverken i radiobåndet, det synlige lys eller infrarødt lys.
En ny klasse af fænomener: langperiodiske radiotransienter
I de seneste år har astronomer i stigende grad registreret objekter, der blinker i radiobåndet, men i helt andre tidsskalaer end klassiske pulsarer. Sådan opstod begrebet langperiodiske radiotransienter — kilder, der tændes og slukkes i 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 passer med sin 36-minutters cyklus slet ikke ind i dette billede. Forskere fra forskellige observatorier har identificeret flere centrale karakteristika ved denne kilde:
- Emissionsperiode på cirka 36 minutter — over tusind gange længere end en typisk millisekundpulsar
- Aktivitetsperiode på omkring otte dage med stabile, sammenhængende impulser
- Ingen synlig modpart i andre dele af spektret som optisk eller infrarødt lys
- Fuldstændig polarisering af radiosignalet, der antyder et ekstremt magnetfelt
- Brat afslutning af emissionen uden nogen overgangsperiode
- Ingen detektion via optiske teleskoper, herunder Gemini
Alt dette tyder på, at vi enten har at gøre med en ekstremt atypisk neutronstjerne eller en helt anden type kompakt objekt. Opdagelsen udvider vores forståelse af, hvilke objekter der kan eksistere i universet.
Hvad kan skabe en så langsom og alligevel regelmæssig rytme?
Forskerne overvejer to primære scenarier. Den første mulighed er en neutronstjerne med et meget stærkt magnetfelt, der roterer betydeligt langsommere end almindelige pulsarer. Den anden hypotese omhandler en hvid dværg med et usædvanligt kraftigt magnetfelt, der opfører sig som en enorm radioelektromagnet.
Begge modeller forklarer delvist den lange periode og den energirige radioemission, men begge har alvorlige mangler, når det gælder den pludselige afbrydelse af signalet. Forskere fra University of Sydney og andre videnskabelige institutioner undersøger også alternative forklaringer, herunder muligheden for et tæt dobbeltstjernesystem.
Nøglen til at forstå dette mysterium ligger i selve radiobolgens natur. ASKAP J1424 udsender et fuldt polariseret signal — det betyder, at de elektromagnetiske felts svingninger er meget stærkt ordnede. Den fulde polarisering af emissionen peger på et meget velordnet, stærkt magnetfelt og tilstedeværelsen af plasma under forhold, der sjældent forekommer uden for indflydelsesområdet af ekstreme objekter som neutronstjerner eller tætte dobbeltstjerner.
Under observationerne er der synlig overgang mellem elliptisk og lineær polarisering. En sådan ændring antyder, at signalet opstår i et område, hvor magnetfeltslinjerne har en kompleks struktur, og at radiobølgen passerer gennem et medium med skiftende egenskaber.
Ingen spor i synligt lys — og ASKAPs afgørende rolle
For astronomerne er fraværet af et andet perspektiv på dette objekt særlig frustrerende. Optiske og infrarøde teleskoper, herunder Gemini, viser ingen åbenlys kandidat på det sted, hvorfra signalet kom. Hvis ASKAP J1424 var en almindelig stjerne eller en lys hvid dværg, burde selv et svagt spor være synligt.
Tavsheden i andre dele af strålingsspektret antyder, at vi taler om et meget kompakt, lidet luminøst system, hvori størstedelen af energien slipper ud netop via radio. Dette fravær af optisk emission gør objektet endnu mere gådefuldt og vanskeliggør dets klassificering.
ASKAP er et system bestående af flere titusinder antenner i Australien, designet til at dække store himmelfelter og regelmæssigt vende tilbage til dem. I stedet for at kigge dybt ind i ét enkelt punkt fungerer teleskopet som en hurtig scanner — ideel til at fange objekter, der kun viser sig et kort øjeblik. Projektet EMU, inden for rammerne af hvilket ASKAP J1424 blev fundet, fokuserer netop på sådanne flygtige kilder.
Uden det brede synsfelt og den høje frekvens af himmeloversigter, som ASKAP leverer, ville ASKAP J1424 sandsynligvis være gået ubemærket hen. Det er netop den type objekt, der skal fanges inden for et kort aktivitetsvindue.
Hvorfor et sådant signal ændrer måden, vi ser på himlen
I årtier koncentrerede radioastronomien sig primært om stabile kilder: galakser, supernovarester, kvasarer. Først de seneste år med en ny generation af instrumenter viser, hvor dynamisk himlen er i radiobåndet. Signaler som ASKAP J1424 antyder, at der eksisterer en hel population af objekter, der blinker på en skala af dage, timer eller minutter.
Forskere fra Swinburne University of Technology og andre institutioner understreger, at disse objekter dukker op, udsender en serie impulser og derefter forstummer i en ukendt periode. Traditionelle observationskampagner rettet mod lange eksponeringer af ét område overså dem let. Den moderne tilgang kræver kontinuerlig overvågning af store himmelområder.
Den mest interessante hypotese, som det team, der analyserede dataene, fremsatte, handler om et tæt dobbeltstjernesystem, hvori to hvide dværge kredser om hinanden. Hver af dem er en udbrændt kerne af en tidligere stjerne lignende Solen, komprimeret til Jordens størrelse. I dette scenarie flettes de to komponenters magnetfelter konstant ind i hinanden.
Hvorfor signalet pludseligt stoppede — og hvad der kan ske nu
Forskerne overvejer to primære muligheder. ASKAP J1424 gennemgår måske aktivitets- og hvilefaser afhængigt af forholdene i dets magnetiske omgivelser eller ændringer i rotationen. Den anden mulighed er, at signalet blev udløst af en engangsforsyning af masse — for eksempel indfangning af gas fra en ledsagestjerne — og da brændstoffet slap op, ophørte emissionen.
Begge versioner har deres fordele, men ingen besvarer alle spørgsmål. Indtil videre opfører ASKAP J1424 sig som en kosmisk gæst med gåder: det dukkede op, skabte røre og forsvandt uden at efterlade en forklarende besked. Astronomerne planlægger nu de næste skridt i overvågningen af dette objekt.
De kommende år vil blive et kapløb med tålmodighed og teknik. Forskere planlægger regelmæssige oversigter over samme område med radioteleskoper, samtidige observationer i andre dele af strålingsspektret for at fange selv et svagt optisk spor, samt søgning efter lignende fænomener i arkivdata fra ASKAP og andre instrumenter.
Hvordan man kan forestille sig dette fænomen — og hvorfor det betyder noget
En god sammenligning er et søfyrtårn skjult i tæt tåge. Når man lejlighedsvis ser et glimt, kan man forsøge at gætte, hvor hurtigt tårnet roterer, hvordan reflektorerne er arrangeret, og om noget blokerer lysets vej. ASKAP J1424 er endnu mere frustrerende — som et fyrtårn, der blinker perfekt hver halve omgang i flere dage og derefter pludseligt forsvinder fra horisonten.
Disse tilsyneladende eksotiske signaler har en bredere betydning. Hver ny type kompakt objekt ændrer forståelsen af, hvordan stjernernes liv slutter, og hvordan de påvirker deres omgivelser. En fuldstændig forståelse af sådanne kilder kan forbedre modeller for gravitationsbølger, type Ia-supernovaer og 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 etablerede skemaer. Netop sådanne ubehagelige signaler fører ofte til en revurdering af gamle teorier og opbygningen 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. Måske vil netop dette objekt hjælpe med at afsløre et nyt kapitel i astronomien om kompakte objekter.
