Astronomowie zaskoczeni tajemniczym rytmem radiowym z głębi kosmosu

<strong>Co 36 minut gdzieś w kosmosie rozbłyska idealnie regularny sygnał radiowy.

Jest tak osobliwy, że dezorientuje nawet doświadczonych badaczy.

Obiekt ochrzczony nazwą ASKAP J1424 emituje fale radiowe w sposób zaskakująco stabilny i uporządkowany, ale do dziś nikt nie potrafi jednoznacznie wyjaśnić, czym właściwie jest. Astronomowie mają kilka hipotez, lecz każda z nich rodzi nowe pytania o naturę skrajnych zjawisk w naszej Galaktyce.

Nowy dziwak na niebie: czym jest ASKAP J1424

ASKAP J1424 to tzw. długookresowe źródło radiowe. Oznacza to, że jego sygnał powtarza się rzadko, w tym przypadku mniej więcej co 36 minut, ale za to w bardzo charakterystyczny sposób. Obiekt wykryto w styczniu 2025 roku przy użyciu radioteleskopu Australian SKA Pathfinder, w skrócie ASKAP.

Instrument ten należy do najnowocześniejszych narzędzi radioastronomii. Dzięki szerokiemu polu widzenia potrafi skanować ogromne obszary nieba i wychwytywać krótkotrwałe zjawiska, które wcześniej po prostu przelatywały niezauważone. ASKAP J1424 pojawił się w danych z 10‑godzinnej obserwacji prowadzonej w ramach dużego programu badawczego Evolutionary Map of the Universe (EMU).

Nowe źródło radiowe zgłasza się jak dobrze nastawiony zegar: raz na 2 147 sekund pojawia się wyraźny impuls i robi to przez wiele godzin z rzędu.

Badacze opisali swoje wyniki w pracy umieszczonej w serwisie arXiv. Zwracają uwagę, że ASKAP J1424 dołącza do krótkiej, ale rosnącej listy długookresowych źródeł radiowych, które nie pasują do klasycznych kategorii znanych obiektów, takich jak pulsary czy gwiazdy neutronowe.

Projekt EMU: mapa nieba, która wyłapuje zjawiska ulotne

Evolutionary Map of the Universe to szeroko zakrojony przegląd nieba prowadzony przy użyciu ASKAP. Jego celem jest systematyczne katalogowanie źródeł radiowych – zarówno stałych, jak i zmiennych w czasie. Kluczową rolę odgrywa tutaj możliwość wielokrotnego obserwowania tych samych fragmentów nieba.

Dzięki temu astronomowie mogą:

• porównywać jasność źródeł w różnych momentach,
• wyłapywać obiekty pojawiające się i znikające,
• badać powolne procesy zachodzące w pobliżu gwiazd i czarnych dziur.

ASKAP J1424 został właśnie takim „przyłapanym na gorącym uczynku” obiektem. Analiza jego sygnału pokazała, że mamy do czynienia z długimi, powtarzalnymi impulsami, trwającymi przez osiem kolejnych dni obserwacji. Co ciekawe, kształt impulsu praktycznie się nie zmienia, co wskazuje na niezwykle stabilny mechanizm emisji.

Rytm co 36 minut, czyli kosmiczny metronom

Większość znanych, szybko rotujących gwiazd neutronowych wysyła impulsy radiowe co kilka sekund, ułamki sekund, a czasem jeszcze częściej. Na tym tle ASKAP J1424 wygląda jak powolny gigant – pełen „obrót” jego sygnału trwa 36 minut, czyli 2 147,27 sekundy.

Tak długi okres sam w sobie już jest nietypowy, lecz tu chodzi o coś jeszcze. Impuls nie tylko powtarza się regularnie, ale też zachowuje niemal identyczny profil jasności, jakby obiekt był blokiem skalnym krążącym z idealnie wyliczoną prędkością.

Stabilność tego rytmu sugeruje bardzo uporządkowane pole magnetyczne oraz trwały, powtarzalny proces, który napędza emisję radiową.

Obserwacje ujawniły też niezwykłą własność polaryzacji sygnału. Fale wysyłane przez ASKAP J1424 są silnie uporządkowane: w zasadzie w 100 procentach spolaryzowane w trakcie całego impulsu. Na dodatek charakter polaryzacji zmienia się – od eliptycznej do w pełni liniowej. To wskazówka, że pole magnetyczne w okolicy obiektu ma specyficzną, być może bardzo złożoną geometrię.

Polaryzacja jako kosmiczna „sygnatura”

Polaryzacja opisuje orientację drgań fali elektromagnetycznej. Jeśli fale są całkowicie spolaryzowane, oznacza to, że coś silnie porządkuje ich kierunek. Zazwyczaj robi to intensywne pole magnetyczne, na przykład w pobliżu gwiazd neutronowych albo w dżetach wyrzucanych przez czarne dziury.

W przypadku ASKAP J1424 tak duży poziom polaryzacji sugeruje, że mamy do czynienia z obszarem, gdzie pole magnetyczne nie jest chaotyczne, tylko dobrze zorganizowane i bardzo silne. To mocny argument za tym, że źródłem może być obiekt zwarty – na przykład biały karzeł lub gwiazda neutronowa – a nie zwykła gwiazda podobna do Słońca.

Dlaczego brak śladu w świetle widzialnym tak bardzo komplikuje sprawę

Astronomowie, którzy analizowali dane radiowe, przejrzeli także dostępne obserwacje w podczerwieni i w świetle widzialnym. Szukali jakiegokolwiek obiektu, który można by połączyć z ASKAP J1424. Taka „para” sygnałów – radiowego i optycznego – zwykle pozwala lepiej oszacować odległość, typ gwiazdy i jej otoczenie.

W tym przypadku nic takiego się nie udało. W miejscu, skąd dochodzi sygnał radiowy, nie widać wyraźnego odpowiednika w innych zakresach widma. Są dwie główne możliwości: obiekt jest bardzo słaby optycznie, cioś go zasłania, albo znajduje się tak daleko, że instrumenty w innych pasmach nie mają szans go zarejestrować.

Brak „partnera” w świetle widzialnym blokuje prostą identyfikację i zmusza badaczy do opierania się niemal wyłącznie na własnościach sygnału radiowego.

To właśnie dlatego interpretacja jest tak niepewna. Niewykluczone, że ASKAP J1424 reprezentuje zupełnie nową klasę obiektów, które rzadko świecą w optyce, ale wyróżniają się silną emisją radiową.

Biały karzeł z towarzyszem czy coś zupełnie nowego

Autorzy pracy rozważają kilka scenariuszy. Na dziś jeden z bardziej prawdopodobnych zakłada, że ASKAP J1424 to układ podwójny złożony z białego karła oraz drugiej gwiazdy. W takim duecie mogłoby dochodzić do silnych interakcji magnetycznych między białym karłem a wiatrem gwiazdowym towarzysza.

W uproszczeniu wyglądałoby to tak: wiatr gwiazdowy niesie naładowane cząstki, które wpadają w pułapkę potężnego pola magnetycznego białego karła. Gdy cząstki przyspieszają wzdłuż linii tego pola, wypromieniowują energię w postaci fal radiowych. Okresowość mogłaby być związana z obrotem układu lub z ruchem po orbicie.

Jednak część parametrów ASKAP J1424 nie pasuje idealnie do znanych układów tego typu. Zastanawia zwłaszcza kombinacja bardzo długiego okresu, niemal doskonałej stabilności impulsów i stuprocentowej polaryzacji. Stąd pojawia się pokusa, by traktować ten obiekt jako reprezentanta nowej populacji „radiowych dziwaków”.

Jak ASKAP J1424 wypada na tle innych tajemniczych źródeł

Tabela pokazuje, jak bardzo ASKAP J1424 odstaje od typowych pulsarów, a nawet od innych znanych źródeł o dłuższych okresach. Właśnie ta odmienność sprawia, że astronomowie traktują go jako ważną wskazówkę przy budowaniu nowych modeli fizycznych.

Co dalej z badaniami ASKAP J1424

Zespół badawczy podkreśla, że kluczowa będzie dalsza, długotrwała obserwacja. Trzeba sprawdzić, czy sygnał z ASKAP J1424 pojawia się w sposób ciągły, czy raczej włącza się i wyłącza w dłuższych cyklach. Jednym z narzędzi, które mają w tym pomóc, będzie kolejna faza programu VAST (Variables And Slow Transients), również realizowana z udziałem teleskopu ASKAP.

W planach jest między innymi:

• regularne monitorowanie obszaru, z którego dochodzi sygnał,
• łączenie danych radiowych z obserwacjami w promieniach X i w podczerwieni,
• porównywanie ASKAP J1424 z innymi długookresowymi źródłami, które mogą wyjść na jaw w trakcie przeglądów nieba.

Jeśli uda się uchwycić zmiany w jasności lub strukturze impulsu, może to wskazać, czy mechanizm emisji jest jednorazowy, związany na przykład z jednym epizodem akrecji materii, czy też powtarzalny, wynikający z długotrwałego procesu w układzie podwójnym.

Dlaczego takie obiekty mają znaczenie dla obrazu Galaktyki

Długookresowe źródła radiowe są rzadkie, ale niosą ważne informacje o ekstremalnych warunkach panujących w pobliżu zwartych obiektów. Pokazują, jak pola magnetyczne wpływają na materię i jak energia zamienia się w promieniowanie w skrajnych środowiskach.

ASKAP J1424 staje się więc rodzajem „laboratorium” do testowania teorii dotyczących:

• ewolucji układów podwójnych z udziałem białych karłów,
• mocno namagnesowanych gwiazd neutronowych,
• procesów akrecji plazmy w silnych polach magnetycznych.

Jeśli kolejne przeglądy nieba wykażą, że obiektów podobnych do ASKAP J1424 jest więcej, astronomowie będą musieli uwzględnić je w modelach opisujących populację gwiazd w Drodze Mlecznej. To może wymusić korektę naszych szacunków dotyczących liczby zwartych pozostałości po gwiazdach oraz ich ról w ewolucji galaktycznych układów.

Jak laik może zrozumieć tę kosmiczną zagadkę

W uproszczeniu można wyobrazić sobie ASKAP J1424 jako gigantyczny, kosmiczny nadajnik radiowy, który włącza się co 36 minut i zawsze nadaje tę samą „melodię”. Problem w tym, że nie widzimy samej anteny ani nadajnika, tylko odbieramy tę melodię w postaci fal radiowych docierających do Ziemi.

Dla osób śledzących tematy naukowe to dobry przykład, jak nowoczesne radioteleskopy zmieniają nasze spojrzenie na niebo. Coraz częściej kluczowe informacje nie płyną ze spektakularnych zdjęć w świetle widzialnym, ale z precyzyjnych pomiarów w długich falach radiowych. Takie dane są mniej widowiskowe dla oka, lecz bardzo „gęste” w informacje fizyczne.

W praktyce podobne obserwacje pomagają rozwijać technologie przetwarzania danych, algorytmy wyszukiwania krótkotrwałych zjawisk i metody analizy sygnałów. To ma znaczenie nie tylko dla astronomii, ale też dla innych dziedzin pracujących z ogromnymi strumieniami informacji, jak telekomunikacja czy monitoring środowiska.