Tajemniczy sygnał co 36 minut zamilkł nagle. ASKAP J1424 zaskakuje astronomów

Australijski radioteleskop ASKAP wykrył niezwykłe zjawisko, które wprawiło astronomów w konsternację. Przez osiem dni instrument rejestrował sygnał radiowy dochodzący z tego samego punktu na niebie co dokładnie 36 minut. Jak precyzyjny kosmiczny zegar, impuls za impulsem. A potem – cisza. Kompletna, absolutna cisza bez żadnego śladu w innych zakresach promieniowania. To jeden z najbardziej intrygujących sygnałów, jakie kiedykolwiek zarejestrowano.

Radioteleskopy zarejestrowały obiekt, który bił jak kosmiczny zegar co 36 minut, po czym zniknął bez śladu.

Naukowcy drapią się po głowie.

ASKAP J1424, zarejestrowany przez australijski radioteleskop, zachowywał się jak idealnie równa latarnia na niebie, a następnie urwał emisję w jednej chwili. To jeden z najbardziej zagadkowych sygnałów radiowych ostatnich lat i poważne wyzwanie dla obecnych modeli tego, co potrafią martwe gwiazdy.

Obiekt ASKAP J1424: kosmiczna latarnia z włącznikiem na osiem dni

ASKAP J1424 po raz pierwszy pojawił się w danych radioteleskopu Australian SKA Pathfinder (ASKAP) w trakcie programu przeglądowego nieba. Wyróżniał się jednym parametrem: niewiarygodnie regularnym powtarzaniem impulsów.

ASKAP J1424 wysyłał sygnał radiowy co 2147 sekund (około 36 minut), utrzymując niemal idealną punktualność przez około osiem dni, po czym emisja urwała się całkowicie.

Nie było żadnego „gaśnięcia” ani stopniowego osłabiania. Po serii równych jak w zegarku impulsów, źródło ucichło. Teleskopy monitorujące ten fragment nieba nie widzą już niczego w tym miejscu, ani w paśmie radiowym, ani w świetle widzialnym czy podczerwieni.

Nowa klasa zjawisk: długookresowe transjenty radiowe

W ostatnich latach astronomowie coraz częściej rejestrują obiekty, które migoczą w radiu, ale w zupełnie innych skalach czasowych niż klasyczne pulsary. Tak narodziło się pojęcie „długookresowych transjentów radiowych” – źródeł, które włączają się i wyłączają w odstępach mierzonych w minutach lub godzinach.

Klasyczne pulsary to szybko wirujące gwiazdy neutronowe. Ich okresy obrotu wahają się od ułamków sekundy do kilku sekund. ASKAP J1424 z jego 36-minutowym cyklem nie pasuje do tego obrazu.

• okres emisji: ok. 36 minut, czyli ponad tysiąc razy dłużej niż typowy pulsar milisekundowy,
• czas aktywności: około osiem dni ciągłych, stabilnych impulsów,
• brak widocznego „odpowiednika” w innych zakresach (optyka, podczerwień).

To wszystko wskazuje, że mamy do czynienia albo z ekstremalnie nietypową gwiazdą neutronową, albo z zupełnie innym typem obiektu kompaktowego.

Co może generować tak wolny i tak równy rytm?

Badacze wahają się między dwoma głównymi scenariuszami:

Oba modele tłumaczą częściowo długi okres oraz energetyczną emisję radiową, ale każdy z nich ma poważne braki, gdy w grę wchodzi nagłe wyłączenie sygnału.

Całkowicie spolaryzowany sygnał, czyli ekstremalne warunki

Klucz do zrozumienia zagadki leży w samej naturze fali radiowej. ASKAP J1424 emituje sygnał w pełni spolaryzowany – to znaczy, że drgania pola elektromagnetycznego są bardzo silnie uporządkowane.

Pełna polaryzacja emisji wskazuje na bardzo uporządkowane, silne pole magnetyczne oraz obecność plazmy w warunkach, które rzadko spotyka się poza obszarem oddziaływania ekstremalnych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe czy zwarte układy podwójne.

W trakcie obserwacji widać przejście między polaryzacją eliptyczną a liniową. Taka zmiana sugeruje, że sygnał powstaje w regionie, gdzie linie pola magnetycznego mają złożoną strukturę, a fala radiowa pokonuje środowisko o zmiennych własnościach.

Bez śladu w świetle widzialnym

Dla astronomów szczególnie frustrujący jest brak „drugiego oka” na ten obiekt. Teleskopy optyczne i podczerwone, w tym Gemini, nie pokazują żadnego oczywistego kandydata w miejscu, z którego nadszedł sygnał.

Jeśli ASKAP J1424 byłby zwykłą gwiazdą czy jaskrawą białą karłowatą, przynajmniej słaby ślad powinien być widoczny. Cisza w innych zakresach promieniowania sugeruje, że mówimy o bardzo kompaktowym, mało jasnym układzie, w którym większość energii ucieka właśnie w radiu.

Rola ASKAP: nowa generacja „radarów” nieba

ASKAP to zestaw kilkudziesięciu anten w Australii, zaprojektowanych tak, by obejmować szerokie pola nieba i regularnie do nich wracać. Zamiast patrzeć głęboko w jeden punkt, teleskop działa jak szybki skaner, idealny do wychwytywania obiektów pojawiających się tylko na chwilę.

Projekt EMU, w ramach którego znaleziono ASKAP J1424, skupia się właśnie na takich efemerycznych źródłach. Z perspektywy astronomów to trochę jak monitoring ruchu ulicznego: większość obiektów to spokojne „stałe światła”, ale zdarzają się nagłe błyski – kosmiczne odpowiedniki awaryjnych świateł czy przelatujących ambulansów.

Bez szerokiego pola widzenia i wysokiej częstotliwości przeglądu, jaką zapewnia ASKAP, ASKAP J1424 prawdopodobnie umknąłby uwadze. To typ obiektu, który trzeba złapać w trakcie krótkiego „okienka” aktywności.

Dlaczego taki sygnał zmienia sposób patrzenia na niebo

Przez dekady astronomia radiowa skupiała się głównie na stabilnych źródłach: galaktykach, pozostałościach po supernowych, kwazarach. Dopiero ostatnie lata, z nową generacją instrumentów, pokazują, jak dynamiczne jest niebo w paśmie radiowym.

Sygnały takie jak ASKAP J1424 wskazują, że istnieje cała populacja obiektów, które „mrugają” w skalach dni, godzin czy minut. Pojawiają się, wysyłają serię impulsów, po czym milkną na nieznany czas. Tradycyjne kampanie obserwacyjne, nastawione na długie ekspozycje jednego obszaru, łatwo je przegapiały.

Najciekawsza hipoteza: układ dwóch białych karłów

Zespół analizujący dane zaproponował jeden z bardziej intrygujących scenariuszy: ASKAP J1424 może być zwartym układem podwójnym, w którym krążą wokół siebie dwie białe karły. Każda z nich to wypalony rdzeń dawnej gwiazdy podobnej do Słońca, ściśnięty do rozmiarów Ziemi.

W scenariuszu z dwoma białymi karłami pola magnetyczne obu składników stale się przenikają. Gdy układ osiąga określoną konfigurację orbitalną, linie pola zamykają się w szczególny sposób i pojawia się intensywna emisja radiowa. Po zmianie położenia obiekt „gaśnie”.

Dlaczego sygnał nagle się urwał?

Naukowcy rozważają dwie główne możliwości:

• ASKAP J1424 przechodzi przez fazy aktywności i spoczynku, zależne od warunków w jego otoczeniu magnetycznym lub od zmian w rotacji,
• sygnał był wywołany jednorazowym zastrzykiem materii – na przykład przechwyceniem gazu z towarzyszącej gwiazdy – i gdy „paliwo” się skończyło, emisja ustała.

Obie wersje mają swoje atuty, ale żadna nie odpowiada na wszystkie pytania. Na razie ASKAP J1424 zachowuje się jak kosmiczny zagadkowy gość: pojawił się, zrobił zamieszanie i zniknął, nie zostawiając notatki z wyjaśnieniem.

Co dalej z tym obiektem i podobnymi sygnałami

Najbliższe lata to wyścig na cierpliwość i technikę. Astronomowie planują:

• regularne przeglądy tego samego obszaru radioteleskopami,
• równoległe obserwacje w innych zakresach promieniowania, aby wyłapać choćby słaby ślad optyczny,
• szukanie bliźniaczych zjawisk w archiwalnych danych z ASKAP i innych instrumentów.

Jeśli ASKAP J1424 ponownie się uaktywni, seria kolejnych impulsów pozwoli sprawdzić, czy jego rytm się zmienił. Nawet niewielkie zmiany okresu lub kształtu impulsu mogą zdradzić, czy odpowiada za to rotacja pojedynczego obiektu, czy orbitalny taniec dwóch gwiazd.

Jak laik może sobie to wyobrazić

Dobrym porównaniem jest latarnia morska ukryta w gęstej mgle. Widząc co jakiś czas błysk, można próbować odgadnąć, jak szybko obraca się wieża, jak ułożone są jej reflektory i czy coś nie zasłania światła po drodze. ASKAP J1424 jest jeszcze bardziej frustrujący – jak latarnia, która przez kilka dni miga idealnie co pół obrotu, a potem nagle znika z horyzontu.

Te pozornie egzotyczne sygnały mają szersze znaczenie. Każdy nowy rodzaj obiektu kompaktowego zmienia rozumienie tego, jak kończą życie gwiazdy i jak wpływają na otoczenie. Z kolei pełne zrozumienie takich źródeł może poprawić modele fal grawitacyjnych, supernowych typu Ia czy rozkładu ciężkich pierwiastków w naszej galaktyce.

ASKAP J1424 przypomina, że nawet w erze potężnych teleskopów wciąż znajdują się zjawiska, które nie pasują do gotowych schematów. To właśnie takie „niewygodne” sygnały często prowadzą do przemyślenia starych teorii i budowy nowych instrumentów, zdolnych śledzić niebo nie jako nieruchomy obraz, lecz jako ruchomy, pełen niespodziewanych błysków krajobraz.