Et kosmisk fyrtårn, der pludselig slukkede
En ny og besynderlig kilde til radiobølger opførte sig som et fyrtårn i rummet — signalet vendte tilbage hvert 36. minut og forsvandt så fuldstændigt. Astronomerne kæmper nu med at forstå, om der er tale om en usædvanlig død stjerne, eller noget vi slet ikke har ord for endnu.
ASKAP J1424 sendte chokbølger gennem astrofysikermiljøet verden over. I løbet af en observationskampagne på flere uger registrerede et radioteleskop i Australien en serie impulser, der dukkede op med præcis 2.147 sekunders mellemrum. Nu forsøger forskerne at finde ud af, hvorfor et så regelmæssigt signal pludselig ophørte helt.
Opdagelser som denne ændrer fundamentalt vores forståelse af et dynamisk univers. I årtier fokuserede astronomer primært på stabile stjerner, galakser og klassiske supernovaer. I dag vokser bevidstheden om, at der sker meget interessant selv på tidsskalaer af minutter og timer — man skal bare have de rette instrumenter til at opdage det.
Objektet, der blinkkede som et ur og pludselig stoppede
ASKAP J1424 er betegnelsen for en radiokilde opdaget med radioteleskopet Australian SKA Pathfinder i Australien. Anlægget tilhører den australske videnskabsorganisation CSIRO og er blandt andet bygget til hurtigt og hyppigt at scanne store dele af himlen. Det er en fundamentalt anderledes tilgang end traditionelle radioteleskoper, som bruger lang tid på at stirre på ét lille fragment af himlen.
I cirka otte dage opførte ASKAP J1424 sig som en mønstergyldig kosmisk sekundviser — impulserne var stabile, gentagelige og næsten identiske. Hver enkelt impuls havde lignende form, lysstyrke og varighed. Intet tydede på, at objektet ustabilt var ved at “dø ud”.
Derefter skete noget fuldstændig uventet. Signalet slukkede fra den ene dag til den anden. Det aftog ikke gradvist, det ændrede ikke rytme — det holdt simpelthen op med at dukke op. Siden da venter radioteleskoperne i stilhed på, at den mystiske kilde igen giver lyd fra sig. Forskere fra EMU-programmet gennemgår regelmæssigt himlen og leder efter kortvarige signaler.
En ny klasse af kosmiske “forsvindingsnumre”
I løbet af de seneste år har astronomer beskrevet en gruppe objekter, der ikke skinner konstant, men dukker op på himlen kortvarigt for derefter at forsvinde. Inden for radiobølger kaldes denne familie for langtperiodiske transienter. I modsætning til kendte pulsarer, der blinker tusindvis af gange i sekundet, måles rytmen her i minutter eller timer.
Forskerne mistænker, at følgende objekttyper kan stå bag sådanne fænomener:
- Neutronstjerner med ekstremt stærke magnetfelter, kaldet magnetarer
- Små, meget tætte stjerner — såkaldte hvide dværge — med intenst magnetfelt
- Sjældne dobbeltstjernesystemer, hvor to kompakte objekter kraftigt påvirker hinanden
- Komplekse systemer med tilstrømning af stof fra det omgivende miljø
ASKAP J1424 passer perfekt ind i denne gruppe hvad angår periodens længde, men dets særlige egenskaber lader sig ikke nemt indpasse i eksisterende modeller. Forskerne siger det direkte: det er endnu et puslespilsbrik i et puslespil, hvor mange brikker stadig mangler. Radioteleskopet ATCA bidrog til en mere præcis undersøgelse af radioemmissionens form og polarisering.
Det kosmiske ur, der trak sit eget batteri ud
Regelmæssigheden i signalet fra ASKAP J1424 imponerer selv erfarne radioastronomer. Set fra et fysisk synspunkt svarer en sådan profil bedst til et hurtigt roterende, meget tæt legeme — eksempelvis en neutronstjerne 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 aktivitetsperiode. Denne kombination af egenskaber er vanskelig at forklare med én simpel fortælling. Astronomerne bruger forskellige instrumenter til at løse gåden — Gemini-teleskopet observerede dette himmelstykke i det infrarøde område og ledte efter en stjernemodsvarighed til ASKAP J1424.
Ingen af disse forsøg frembragte en klar, let fortolkelig “plet” i andre dele af spektret. Fraværet af optiske og infrarøde signaler er blevet en af sagens største gåder. Det leder forskerne til den konklusion, at der enten er tale om et ekstremt svagt objekt, eller at noget effektivt maskerer dets tilstedeværelse.
Et hundrede procent polariseret signal — hvad betyder det?
Dataanalysen viste, at radioemissionen fra ASKAP J1424 er fuldstændigt polariseret. I praksis betyder det, at radiobølgerne har ordnede svingninger — deres “retning” er ikke tilfældig. Astronomerne observerer desuden overgange mellem elliptisk og lineær polarisering.
En sådan signatur ses kun i miljøer med et meget ordnet, stærkt magnetfelt — i nærheden af kompakte objekter, hvor stof og stråling “danser” i takt med magnetfeltlinjerne. Med andre ord er ASKAP J1424 sandsynligvis hverken en almindelig stjerne eller en klassisk radiokilde.
Signalet peger på ekstreme fysiske betingelser og en specialiseret emissionsmekanisme. Det styrkede formodningen om, at der er tale om en død stjerne eller et system bestående af to meget tætte stjerner. Forskere fra University of Sydney og andre institutioner arbejder på detaljerede modeller af sådanne systemer.
Er to hvide dværge ansvarlige?
Forskerteamets mest seriøse forslag antager, at ASKAP J1424 er et system bestående af to hvide dværge. Det er tætte, udbrændte stjernerester, 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 kompliceret struktur.
I denne model kunne perioden på 36 minutter svare til:
- Rotationsperioden for en af komponenterne
- Omløbstiden for parret af hvide dværge
- En kombination af begge disse bevægelser — når emissionen kun tændes ved en bestemt geometrisk opstilling
- Cyklusser af stoftilstrømning mellem objekterne i det tætte dobbeltstjernesystem
Denne tilgang giver mulighed for at forklare tre centrale egenskaber: regelmæssigheden, den lange tidsskala og den høje polariseringsgrad. Det store spørgsmål er dog stadig, hvorfor der hverken i synligt lys eller infrarødt lys ses noget, der minder om et system af to tætte stjerner.
Hvis to tætte stjerner virkelig kredser i dette område, er de enten ekstremt svage optisk, eller noget skjuler effektivt deres tilstedeværelse. Disse vanskeligheder gør scenariet med to hvide dværge tiltalende, men stadig usikkert. Forskerne understreger, at der er behov for yderligere data — især langsigtet radioovervågning og dybere observationer i andre strålingsbånd.
Det sværeste spørgsmål — hvad slukker for emissionen?
Set fra teorien om kompakte stjerner er den pludselige afbrydelse af signalet det mest brændende problem. De to vigtigste fortolkninger, forskerteamene arbejder med, ser således ud. Enten har ASKAP J1424 naturlige aktivitetscyklusser — ind imellem er det “støjende” på radiobølger, og så forbliver det inaktivt i lange perioder. Eller også udløses emissionen af stoftilstrømning fra et naborbjekt eller omgivelserne, og denne tilstrømning ophørte pludselig.
I den første variant ville objektet minde om en “blinkende” magnetar, der kun udløser kraftige radioimpulser i begrænsede tidsperioder. I den anden minder det mere om en maskine, der løber tør for brændstof: da strømmen af stof svækkedes eller forsvandt, slukkede radioen også. Uden signalet er det svært at afgøre, hvilket billede der er tættest på sandheden.
Derfor lægges der stor vægt på langsigtet overvågning af dette himmelstykke. Langtperiodiske transienter kan vise sig at udgøre en hel, temmelig talrig population af objekter. Hvis ASKAP og lignende instrumenter begynder at registrere dem regelmæssigt, vil astrofysikerne få et helt nyt sæt “eksempler” til studiet af processer forbundet med ekstreme magnetfelter og tæt stof.
Hvad fortæller ASKAP J1424 os om nye opdagelser?
Sådanne fund udgør også en vigtig prøve for teorier, der beskriver stjernernes udvikling. Forskerne må efterprøve, om de nuværende modeller overhovedet tillader eksistensen af objekter med meget stærke magnetfelter, der udsender regelmæssige, ordnede radioimpulser, kun er aktive i nogle få dage og derefter tier helt stille, og praktisk talt ikke røber sig i andre dele af spektret.
Hvis de gældende teorier ikke kan beskrive sådanne parametre, bliver fysikerne nødt til enten at udvide dem eller direkte foreslå en ny klasse af kompakte objekter. Jo mere vi ved om disse ekstreme objekter, desto bedre kan vi forudsige stoffets opførsel under ekstreme forhold — fra planeternes indre over supernovaeksplosioner til kollisioner mellem kompakte stjerner, der udsender gravitationsbølger opfanget af detektorer på Jorden.
For folk der følger den teknologiske udvikling, er ASKAP J1424 også en påmindelse om, hvor afgørende det er at bygge hurtige, “oversigtsbaserede” teleskoper. Takket være dem kan vi registrere kortvarige, mystiske signaler og fange dem i det øjeblik, de eksisterer — inden det kosmiske fyrtårn som ASKAP J1424 igen forstummer, vi ved ikke hvor længe. Spørgsmålet er, om dette mærkelige objekt nogensinde vil give lyd fra sig igen, eller om det for altid forbliver tavst.
