Et kosmisk ur der pludselig stoppede
Radioteleskoper opfangede et objekt, der fungerede som et præcist kosmisk ur med en rytme på nøjagtig 36 minutter – og så forsvandt det sporløst. Forskerne leder stadig efter en forklaring.
Astronomer klør sig i nakken. ASKAP J1424, opdaget af det australske radioteleskop, opførte sig som et fuldstændig regelmæssigt fyrtårn på himlen, og holdt så i ét enkelt øjeblik op med at sende. Det er et af de mest gådefulde radiosignaler i nyere tid og en alvorlig udfordring for eksisterende modeller over døde stjerners adfærd.
Objektet ASKAP J1424 dukkede første gang op i data fra Australian SKA Pathfinder (ASKAP) under et systematisk himmelsurvey. Det udmærkede sig ved én bemærkelsesværdig egenskab: utroligt regelmæssige impulser. Det udsendte et radiosignal hvert 2147. sekund – svarende til cirka 36 minutter – og opretholdt denne næsten perfekte præcision i ca. otte dage, hvorefter emissionen fuldstændig ophørte.
Forskere fra flere institutioner fandt ingen tegn på gradvis svækkelse eller langsom udfasning. Efter en serie af urpræcise impulser forstummede kilden. Teleskoper, der overvåger dette område af himlen, registrerer nu ingenting på stedet – 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. Således opstod begrebet langperiodiske radiotransienter – kilder der tændes og slukkes 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 forskellige observatorier har identificeret flere centrale karakteristika ved denne kilde:
- Emissionsperiode på ca. 36 minutter – mere end tusind gange længere end en typisk millisekundpulsar
- Aktivitetsperiode på omkring otte dage med stabile, sammenhængende impulser
- Ingen synlig modpart i andre dele af spektret, hverken optisk eller infrarødt
- Fuld polarisering af radiosignalet, der antyder et ekstremt magnetfelt
- Pludseligt ophør af emissionen uden nogen overgangsperiode
- Ingen detektion med optiske teleskoper, herunder Gemini
Alt dette antyder, at vi enten har at gøre med en usædvanlig neutronsstjerne eller et helt andet kompakt objekt. Denne opdagelse udvider vores forståelse af, hvilke objekter der kan eksistere i universet.
Hvad kan skabe en så langsom og alligevel regelmæssig rytme?
Forskerne vakler mellem to hovedscenarier. Den første mulighed er en neutronsstjerne med et meget stærkt magnetfelt, der roterer betydeligt langsommere end almindelige pulsarer. Den anden hypotese peger på en hvid dværg med et usædvanlig kraftigt magnetfelt, der opfører sig som en gigantisk radioelektromagnet.
Begge modeller forklarer delvist den lange periode og den energirige radioemission, men hver af dem har alvorlige mangler, når det kommer til den pludselige afbrydelse af signalet. Forskere fra University of Sydney og andre institutioner undersøger også alternative forklaringer, herunder muligheden for et tæt dobbeltstjernesystem.
Nøglen til at forstå dette mysterium ligger i selve radioboelgens natur. ASKAP J1424 udsender et fuldstændig polariseret signal – det betyder, at elektromagnetfeltets svingninger er meget stærkt ordnede. Fuldstændig polarisering peger på et ekstremt organiseret, stærkt magnetfelt og tilstedeværelsen af plasma under betingelser, der sjældent optræder uden for ekstremt kompakte objekter som neutronstjerner eller tætte dobbeltstjernesystemer.
Under observationerne ses en overgang mellem elliptisk og lineær polarisering. En sådan ændring tyder på, at signalet opstår i et område, hvor magnetfeltlinjerne har en kompleks struktur, og at radiobølgen passerer gennem et medium med varierende egenskaber.
Intet spor i synligt lys – og ASKAPs afgørende rolle
For astronomer er fraværet af et andet perspektiv på dette objekt særligt frustrerende. Optiske og infrarøde teleskoper, herunder Gemini, viser ingen tydelig kandidat på det sted, hvorfra signalet kom. Hvis ASKAP J1424 var en almindelig stjerne eller en lys hvid dværg, burde der i det mindste være et svagt spor synligt.
Tavshed i andre strålingsbånd antyder, at vi taler om et meget kompakt, svagt lysende system, hvor størsteparten af energien netop undslippar via radio. Dette fravær af optisk emission gør objektet endnu mere gådefuldt og vanskeliggør dets klassifikation.
ASKAP er et netværk af snesevis af antenner i Australien, designet til at dække brede felter af himlen 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 opfange objekter, der kun viser sig i kort tid. EMU-projektet, inden for rammerne af hvilket ASKAP J1424 blev opdaget, fokuserer netop på sådanne flygtige kilder.
Uden det brede synsfelt og den høje frekvens af himmelsurveys, som ASKAP leverer, ville ASKAP J1424 sandsynligvis aldrig være blevet opdaget. Det er præcis den type objekt, der skal fanges inden for et kort aktivitetsvindue.
Hvorfor et sådant signal ændrer vores syn på himlen
I årtier fokuserede radioastronomi primært på stabile kilder: galakser, supernovarester, kvasarer. Først de seneste år med en ny generation af instrumenter viser, hvor dynamisk himlen egentlig er i radiobåndet. Signaler som ASKAP J1424 antyder, at der eksisterer en hel befolkning af objekter, der blinker på skalaer 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 ukendt tid. Traditionelle observationskampagner rettet mod lange eksponeringer af ét område overså dem let. Den moderne tilgang kræver løbende overvågning af store dele af himlen.
Den mest interessante hypotese, som holdet bag dataanalysen har fremsat, peger på et tæt dobbeltstjernesystem, hvor to hvide dværge kredser om hinanden. Hver af dem er en uddød kerne af en tidligere sol-lignende stjerne, komprimeret til Jordens størrelse. I dette scenarie krydser de to komponenters magnetfelter hinanden konstant.
Hvorfor signalet pludselig stoppede – og hvad der kan ske nu
Forskerne overvejer to hovedmuligheder. ASKAP J1424 gennemgår muligvis aktivitets- og hvilefaser afhængigt af forholdene i dets magnetiske omgivelser eller ændringer i rotationen. Den anden mulighed er, at signalet blev udløst af et engangs-tilskud af stof – for eksempel opfangning af gas fra en ledsagerstjerne – og da brændstoffet var opbrugt, ophørte emissionen.
Begge versioner har deres fordele, men ingen besvarer alle spørgsmål. Foreløbig opfører ASKAP J1424 sig som en kosmisk mystisk gæst: det dukkede op, skabte furore og forsvandt uden at efterlade nogen forklaring. Astronomerne planlægger nu yderligere skridt til at overvåge objektet.
De kommende år bliver en kappestrid mellem tålmodighed og teknologi. Forskerne planlægger regelmæssige surveys af samme område med radioteleskoper, samtidige observationer i andre strålingsbånd for at opfange selv svage optiske spor, samt søgning efter lignende fænomener i arkivdata fra ASKAP og andre instrumenter.
Hvis ASKAP J1424 aktiverer sig igen, vil en serie nye impulser afsløre, om dets rytme har ændret sig. Selv minimale ændringer i perioden eller impulsformen kan røbe, om der bag det ligger rotationen af ét enkelt objekt, eller den orbitale dans af to stjerner.
Hvordan man kan forestille sig dette fænomen – og hvorfor det er vigtigt
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 for lyset. ASKAP J1424 er endnu mere frustrerende – som et fyrtårn, der blinker perfekt hvert halve omdrejning i flere dage og derefter pludseligt forsvinder fra horisonten.
Disse tilsyneladende eksotiske signaler har en bredere betydning. Enhver ny type kompakt objekt ændrer forståelsen af, hvordan stjernernes liv slutter, og hvordan de påvirker deres omgivelser. En fuld 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 findes der stadig fænomener, der ikke passer ind i etablerede skemaer. Det er netop sådanne ubehagelige signaler, der ofte fører til en revurdering af gamle teorier og byggeri af nye instrumenter, der er i stand til at betragte himlen ikke som et ubevægeligt billede, men som et levende landskab fyldt med uventede glimt. Måske vil netop dette objekt bidrage til at afsløre et nyt kapitel i astronomien om kompakte objekter.
