Tajemniczy sygnał z kosmosu co 36 minut. ASKAP J1424 zamilkł bez śladu

Przez osiem dni wysyłał perfekcyjnie regularne impulsy radiowe, po czym nagle zgasł.

ASKAP J1424 zaskoczył astrofizyków na całym świecie.

Nowe, dziwne źródło fal radiowych zachowywało się jak kosmiczna latarnia – sygnał wracał co 36 minut, a następnie całkowicie zniknął. Astronomowie próbują zrozumieć, czy to nietypowa gwiazda martwa, czy coś, czego jeszcze nie umiemy nazwać.

Obiekt, który migał jak zegar i nagle przestał

ASKAP J1424 to nazwa źródła radiowego znalezionego przy użyciu radioteleskopu Australian SKA Pathfinder (ASKAP) w Australii. Podczas trwającej kilka tygodni kampanii obserwacyjnej urządzenie zarejestrowało serię impulsów pojawiających się co dokładnie 2 147 sekund, czyli mniej więcej co 36 minut.

Przeczytaj również: Astronomowie zaskoczeni tajemniczym sygnałem radiowym co 36 minut

Przez około osiem dni ASKAP J1424 zachowywał się jak wzorcowa kosmiczna „sekundnikowa wskazówka” – impulsy były stabilne, powtarzalne i niemal identyczne.

Po tym czasie stało się coś zupełnie nieoczekiwanego. Sygnał zgasł z chwili na chwilę. Nie osłabł stopniowo, nie zmienił rytmu – po prostu przestał się pojawiać. Od tamtej pory radioteleskopy milcząco czekają, aż tajemnicze źródło znów się odezwie.

Nowa klasa kosmicznych „znikaczy” radiowych

Czym są transjenty radiowe o długim okresie

Od kilku lat astronomowie opisują grupę obiektów, które nie świecą stale, lecz pojawiają się na niebie na krótko, po czym znikają. W zakresie fal radiowych taką rodzinę nazwano transjentami o długim okresie. W przeciwieństwie do znanych pulsarów, które migają tysiące razy na sekundę, tutaj rytm liczy się w minutach lub godzinach.

Przeczytaj również: Te dwa znaki zodiaku w marcu wraca do nich nierozwiązana sprawa

Naukowcy podejrzewają, że za takimi zjawiskami mogą stać między innymi:

• gwiazdy neutronowe z ekstremalnie silnym polem magnetycznym (magnetary),
• niewielkie, bardzo gęste gwiazdy – tzw. białe karły – z intensywnym polem magnetycznym,
• rzadkie układy podwójne, w których dwa obiekty kompaktowe silnie na siebie oddziałują.

ASKAP J1424 idealnie pasuje do tej grupy pod względem długości okresu, ale jego szczególne cechy nie dają się łatwo wtłoczyć w istniejące modele. Badacze mówią wprost: to kolejny element układanki, w której brakuje wielu fragmentów.

Przeczytaj również: Naukowcy „wskrzeszają” płytę CD: tysiąc razy więcej danych na krążku

„Kosmiczny zegar”, który sam wyciągnął baterię

Regularność sygnału z ASKAP J1424 robi wrażenie nawet na doświadczonych radioastronomach. Każdy impuls ma podobny kształt, jasność i czas trwania. Nic nie wskazuje na to, aby obiekt niestabilnie „dogasał”. Z punktu widzenia fizyki taki profil najlepiej pasuje do szybko rotującego, bardzo gęstego ciała – np. gwiazdy neutronowej lub białego karła.

Zwykle takie „kosmiczne zegary” działają przez lata. Tu mamy do czynienia z paradoksem: stabilna emisja i jednocześnie bardzo krótki epizod aktywności. Ten zestaw cech trudno wyjaśnić jedną prostą historią.

Sygnał w 100% spolaryzowany. Co to znaczy?

Analiza danych pokazała, że emisja radiowa z ASKAP J1424 jest całkowicie spolaryzowana. W praktyce oznacza to, że fale radiowe mają uporządkowane drgania – ich „kierunek” nie jest przypadkowy. Astronomowie obserwują też przejścia między polaryzacją eliptyczną a liniową.

Taki podpis obserwuje się tylko w środowiskach z bardzo uporządkowanym, silnym polem magnetycznym – blisko obiektów kompaktowych, gdzie materia i promieniowanie „tańczą” w rytmie linii pola magnetycznego.

Innymi słowy, ASKAP J1424 raczej nie jest zwykłą gwiazdą ani klasycznym źródłem radiowym. Sygnał wskazuje na skrajne warunki fizyczne i wyspecjalizowany mechanizm emisji. To wzmocniło przypuszczenie, że w grę wchodzi martwa gwiazda lub układ złożony z dwóch bardzo gęstych gwiazd.

Jak ASKAP „wyłapuje” takie zjawiska

Radioteleskop do polowania na znikające źródła

ASKAP należy do australijskiej organizacji naukowej CSIRO. Zbudowano go między innymi po to, aby skanować rozległe obszary nieba szybko i często. To zupełnie inne podejście niż w tradycyjnych radioteleskopach, które długo „wpatrują się” w jeden, mały fragment.

W ramach programu EMU astronomowie regularnie przeglądają niebo, wypatrując krótkotrwałych sygnałów. ASKAP rejestruje całe serie zdjęć radiowych w krótkich odstępach czasu. Dzięki temu można wykryć źródła, które pojawiają się tylko na kilka dni czy godzin. ASKAP J1424 jest typowym „łupem” takiej strategii – bez gęstej siatki obserwacji przeszedłby niezauważony.

Inne teleskopy wchodzą do gry

Po wstępnym namierzeniu źródła do akcji weszły kolejne instrumenty. Australijski interferometr ATCA pozwolił dokładniej zbadać kształt emisji radiowej i jej polaryzację. Z kolei teleskop Gemini obserwował ten rejon nieba w podczerwieni, szukając gwiezdnego odpowiednika ASKAP J1424.

Żadna z tych prób nie przyniosła jasnej, łatwej do zinterpretowania „plamki” w innych zakresach widma. Brak sygnału optycznego i podczerwonego staje się jedną z największych zagadek całej historii.

Czy winne są dwie białe karły?

Scenariusz układu podwójnego

Najpoważniejsza propozycja zespołu badawczego zakłada, że ASKAP J1424 to układ dwóch białych karłów. To gęste, wypalone resztki gwiazd, często wielkości Ziemi, ale o masie podobnej do Słońca. Jeśli dwa takie obiekty krążą blisko siebie, ich pola magnetyczne mogą tworzyć skomplikowaną strukturę.

W tym modelu okres 36 minut mógłby odpowiadać:

• okresowi rotacji jednego z komponentów,
• albo czasowi orbitalnemu pary białych karłów,
• albo połączeniu obu tych ruchów – gdy emisja zapala się tylko przy konkretnym ustawieniu geometrycznym.

Takie podejście pozwala wyjaśnić trzy kluczowe cechy: regularność, długą skalę czasową oraz wysoki stopień polaryzacji sygnału. Wciąż pozostaje jednak pytanie, dlaczego w świetle widzialnym i podczerwonym nie widać niczego, co przypominałoby układ dwóch gęstych gwiazd.

Problem z „niewidzialnym” towarzyszem

Układy podwójne białych karłów są znane i zazwyczaj udaje się je zarejestrować w innych pasmach niż radio. W tym wypadku teleskopy optyczne i podczerwone nie wykazały niczego charakterystycznego w miejscu, z którego dochodził sygnał radiowy.

Jeśli w tym rejonie naprawdę krążą dwie gęste gwiazdy, albo są niezwykle słabe optycznie, albo coś skutecznie maskuje ich obecność.

Te trudności sprawiają, że scenariusz z dwiema białymi karłami jest atrakcyjny, ale wciąż niepewny. Naukowcy podkreślają, że potrzebne są kolejne dane – zwłaszcza długoterminowe nasłuchy radiowe i głębsze obserwacje w innych zakresach promieniowania.

Najtrudniejsze pytanie: co zgasiło emisję?

Faza aktywna czy jednorazowy zryw?

Z perspektywy teorii gwiazd kompaktowych nagłe wyłączenie się sygnału jest najbardziej dokuczliwe. Dwa główne wyjaśnienia, nad którymi pracują zespoły badawcze, wyglądają następująco:

W pierwszym wariancie obiekt mógłby przypominać „mrugający” magnetar, który uruchamia silne wiązki radiowe tylko w ograniczonych przedziałach czasu. W drugim – bardziej przypominałby maszynę, której zabrakło paliwa: gdy strumień materii osłabł lub zanikł, zgasło też radio.

Bez powrotu sygnału trudno rozstrzygnąć, który obraz jest bliższy prawdy. Stąd duży nacisk na długotrwałe monitorowanie tego fragmentu nieba.

Co nam mówi ASKAP J1424 o dynamicznym niebie

Historia ASKAP J1424 pokazuje, jak bardzo zmienia się spojrzenie astronomów na niebo. Przez dziesięciolecia skupiano się głównie na stabilnych gwiazdach, galaktykach czy klasycznych supernowych. Teraz rośnie świadomość, że w skali minut i godzin też dzieje się bardzo dużo – trzeba tylko odpowiednich narzędzi, by to zauważyć.

Transjenty radiowe o długim okresie mogą okazać się całą, dość liczną populacją obiektów. Jeśli ASKAP i podobne instrumenty zaczną je rejestrować regularnie, astrofizycy zyskają zupełnie nowy zestaw „próbek” do badania procesów związanych z ekstremalnymi polami magnetycznymi i gęstą materią.

Nowe pytania dla teorii gwiazd kompaktowych

Tego typu źródła są też ważnym testem dla teorii opisujących ewolucję gwiazd. Naukowcy muszą sprawdzić, czy obecne modele w ogóle dopuszczają istnienie obiektów, które:

• mają bardzo silne pola magnetyczne,
• emitują regularne, uporządkowane impulsy radiowe,
• działają tylko przez kilka dni, po czym całkowicie milkną,
• praktycznie nie zdradzają się w innych zakresach widma.

Jeżeli aktualne teorie nie potrafią opisać takich parametrów, fizycy będą musieli je rozszerzyć lub wręcz zaproponować nową klasę obiektów kompaktowych.

Dlaczego zwykłego czytelnika powinien obchodzić ASKAP J1424

Choć ASKAP J1424 wydaje się odległy od codziennych spraw, takie zjawiska realnie wpływają na zrozumienie kosmosu, w którym żyjemy. Badanie gwiazd neutronowych i białych karłów pozwala sprawdzać prawa fizyki w warunkach, których nie da się odtworzyć w ziemskich laboratoriach – przy gęstościach i polach magnetycznych miliony razy większych niż wszystko, co znamy z otoczenia Ziemi.

Im więcej wiemy o tego typu ekstremalnych obiektach, tym lepiej potrafimy przewidzieć zachowanie materii w skrajnych sytuacjach: od wnętrz planet, przez wybuchy supernowych, aż po zderzenia gwiazd kompaktowych, które wysyłają fale grawitacyjne rejestrowane przez detektory na Ziemi.

Dla osób śledzących rozwój technologii ASKAP J1424 jest też przypomnieniem, jak ważne staje się budowanie szybkich, „przeglądowych” teleskopów. Dzięki nim możemy dostrzec krótkotrwałe, tajemnicze sygnały i uchwycić je w momencie, gdy trwają – zanim kosmiczna latarnia, taka jak ASKAP J1424, znów zamilknie na nie wiadomo jak długo.