Astronomowie zaskoczeni dziwnym sygnałem radiowym powtarzającym się co 36 minut

Naukowcy korzystający z radioteleskopu Australian SKA Pathfinder zarejestrowali obiekt ASKAP J1424, który wysyła impulsy radiowe z okresem 36 minut i robi to ze zdumiewającą stabilnością. Parametry emisji zupełnie nie pasują do znanych kategorii gwiazd, co otwiera dyskusję, czy mamy do czynienia z nietypowym układem białych karłów, czy wręcz z nowym typem obiektu kosmicznego.

Co właściwie zauważyli astronomowie w danych z ASKAP

ASKAP, czyli Australian SKA Pathfinder, to sieć trzydziestu sześciu anten na pustkowiach Australii. Ten instrument mapuje niebo w falach radiowych, szukając źródeł, które rozbłyskują, zanikają lub zmieniają jasność. W jednym z takich przeglądów, w ramach projektu Evolutionary Map of the Universe (EMU), w danych z 10‑godzinnej obserwacji pojawił się obiekt nazwany ASKAP J1424.

W odróżnieniu od typowych, szybkich pulsarów, które obracają się w milisekundy lub sekundy, ASKAP J1424 daje o sobie znać dużo wolniej. Sygnał powtarza się co 36 minut, czyli 2147,27 sekundy, i zachowuje niemal identyczny profil przez kolejne dni. Taka regularność, połączona z długim okresem, wywołała poruszenie wśród badaczy zajmujących się tzw. long-period radio transients – obiektami generującymi powolne, okresowe emisje radiowe.

ASKAP J1424 to źródło radiowe o bardzo długim okresie, o niezwykle stabilnym impulsie i nietypowej polaryzacji, które wyraźnie wyróżnia się na tle dotychczas znanych obiektów tego typu.

Projekt EMU: jak przegląd nieba w radiu wyłapuje rzadkie zjawiska

Evolutionary Map of the Universe to szeroko zakrojony przegląd nieba prowadzony z użyciem ASKAP. Anteny skanują ogromne fragmenty przestrzeni z wysoką częstotliwością powtórzeń, dzięki czemu można śledzić źródła, które pojawiają się i znikają, albo zmieniają jasność z czasem.

Takie podejście ma kilka kluczowych zalet:

• Duże pole widzenia – jednocześnie rejestrowany jest obszar znacznie większy niż na klasycznych radioteleskopach.
• Długie “nasłuchiwanie” jednego fragmentu nieba – pozwala uchwycić powolne, powtarzalne sygnały.
• Wysoka czułość – daje szansę na wychwycenie słabych emisji z dalekich obiektów.

ASKAP J1424 wypłynął właśnie w tak prowadzonym “polowaniu” na źródła spolaryzowane, czyli takie, w których fale radiowe uporządkowane są w określony sposób. Tego typu emisja zwykle kojarzy się z bardzo silnymi polami magnetycznymi, obecnymi choćby przy pulsarach czy magnetarach.

Dziwny impuls co 36 minut: dlaczego ten sygnał jest tak intrygujący

Sam długi okres to dopiero początek zagadki. ASKAP J1424 zadziwia przynajmniej z trzech powodów:

Tak czysta i silna polaryzacja, utrzymująca się przez każdy impuls, wskazuje na ekstremalne warunki magnetyczne, które trudno uzyskać w standardowych scenariuszach dla znanych gwiazd neutronowych.

Na tym nie koniec. Mimo intensywnych poszukiwań teleskopami pracującymi w świetle widzialnym i w podczerwieni, nie udało się znaleźć żadnego obiektu, który można z ASKAP J1424 jednoznacznie powiązać. Brak “normalnego” odpowiednika w tych zakresach widma rodzi pytanie, czy źródło jest po prostu wyjątkowo słabe optycznie, czy zasłania je gęsty pył międzygwiazdowy, a może mamy do czynienia z całkiem innym typem układu, niż zwykle widzimy.

Czy ASKAP J1424 to biały karzeł, czy coś zupełnie nowego

Autorzy analizy rozważają kilka scenariuszy, z których każdy ma swoje słabe punkty. Najpoważniej traktowana jest hipoteza, że ASKAP J1424 to układ podwójny z udziałem białego karła – gęstej, wypalonej gwiazdy wielkości Ziemi, ale o masie zbliżonej do Słońca.

Możliwy obraz wygląda w uproszczeniu tak:

W wersji z białym karłem kluczową rolę odgrywałaby interakcja pola magnetycznego białej gwiazdy z wiatrem gwiazdowym towarzysza. Strugi naładowanej plazmy mogłyby “wpadać” w pole magnetyczne i zasilać emisję radiową. Problem w tym, że takie układy zwykle świecą bardzo mocno w innych zakresach widma, a tutaj dodatkowego sygnału wciąż nie widać.

Rola przyszłych obserwacji: VAST i dalsze kampanie

Aby rozstrzygnąć, z czym mają do czynienia, astronomowie planują dalsze obserwacje, między innymi w ramach kolejnej fazy przeglądu VAST (Variables And Slow Transients). Ten projekt koncentruje się na obiektach zmiennych i powolnych w radiu, a ASKAP J1424 idealnie wpisuje się w tę kategorię.

Dłuższe kampanie obserwacyjne pozwolą sprawdzić, czy ASKAP J1424 włącza się i wyłącza, czy zachowuje stałą aktywność, oraz czy pojawiają się jakiekolwiek towarzyszące sygnały w innych pasmach.

Jeśli uda się uchwycić obiekt w chwili nagłego rozbłysku lub spadku aktywności, będzie można lepiej zrozumieć, czy napędza go spokojne, długotrwałe zasilanie magnetyczne, czy jednorazowe, losowe zjawiska, na przykład gwałtowne “zassanie” chmury plazmy z gwiazdy towarzyszącej.

Dlaczego tak długi okres jest problemem dla dotychczasowych teorii

Większość dobrze poznanych pulsarów radiowych i magnetarów obraca się niezwykle szybko – od ułamków sekundy do kilku sekund. Ich emisja powstaje w pobliżu biegunów magnetycznych i zachowuje się jak latarnia morska: gdy “snop” promieniowania przetnie Ziemię, widzimy impuls.

Dla tak wolno rotujących obiektów, jak ASKAP J1424, klasyczne modele przewidują znaczne osłabienie emisji radiowej. Mówiąc prościej: gwiazda powinna dawno “zgasnąć” w radiu. Tymczasem ten obiekt świeci intensywnie, w dodatku w całkowicie spolaryzowany sposób. Naukowcy muszą zatem skorygować istniejące modele, albo zaproponować zupełnie nowy mechanizm wytwarzania fal radiowych przy bardzo długich okresach rotacji.

Dla kosmologii i astrofizyki wysokich energii takie przypadki są niezwykle cenne. Każą sprawdzić, gdzie leżą granice aktualnych teorii i czy w danych nie kryje się cała populacja podobnych obiektów, które dotąd umykały naszej uwadze, bo nikt ich systematycznie nie szukał.

Jak laik może sobie wyobrazić ASKAP J1424

Dla osób niezajmujących się zawodowo astronomią opis liczbowy bywa mało intuicyjny. Pomaga porównanie z codziennymi obrazami. Typowy pulsar przypomina błyskawicznie wirujący stroboskop na imprezie – migawki pojawiają się co ułamek sekundy. ASKAP J1424 jest bliżej zegara z bardzo powolną wskazówką sekundową, która “klika” raz na 36 minut, ale za każdym razem generuje identyczny, mocny rozbłysk w radiu.

Ten zegar działa na paliwie magnetycznym, którego struktura musi być niezwykle uporządkowana, skoro polaryzacja fal jest tak idealna. Co więcej, tarczę zegara widzimy tylko w radiu – w świetle i podczerwieni wciąż pozostaje ciemna.

Co dalej z badaniem dziwnych sygnałów radiowych

ASKAP J1424 to jeden z pierwszych przykładów obiektu, który trafił do nowej kategorii: długookresowych, silnie spolaryzowanych źródeł radiowych. Można się spodziewać, że wraz z uruchamianiem kolejnych przeglądów nieba – także w ramach przyszłego teleskopu SKA – takich źródeł przybędzie.

Dla astronomów oznacza to konieczność rozbudowy katalogów i modeli, ale dla zwykłego odbiorcy ciekawostką jest sama metoda pracy: wiele najdziwniejszych efektów wychodzi dziś nie z pojedynczych, spektakularnych zdjęć, lecz z żmudnego porównywania miliardów pomiarów z różnych nocy. ASKAP J1424 jest właśnie takim “znaleziskiem z archiwum”, które pokazuje, że kosmos wciąż potrafi zachowywać się w sposób, którego teorie jeszcze nie opisują w pełni.

Jeśli kolejne kampanie obserwacyjne potwierdzą, że źródło zachowuje się podobnie, pojawi się realna szansa na wyodrębnienie nowej klasy obiektów. Z kolei odkrycie towarzysza w świetle widzialnym lub podczerwonym pozwoliłoby oszacować odległość, masę i środowisko, w którym działa to niezwykłe pole magnetyczne. W obu przypadkach ASKAP J1424 stanie się ważnym punktem odniesienia dla dalszych badań nad skrajnymi stanami materii w kosmosie.