En kosmisk dirigent med 36-minuters rytm

Astronomer har upptäckt ett objekt som bryter mot flera grundläggande regler för himlens fysik. Det sänder extremt regelbundna radiosignaler under flera dagar – exakt var 36:e minut – och slutar sedan abrupt, som om någon stängt av en strömbrytare. En sak är säker: Ingen har någonsin sett något liknande förut.

Objektet fick namnet ASKAP J1424 och upptäcktes med Australian SKA Pathfinder, förkortat ASKAP, ett modernt radioteleskop i västra Australien. I en himmelssektion som kontinuerligt övervakas dök plötsligt en ny källa upp.

Mätningarna avslöjar ett förvånansvärt enhetligt beteende. Radiosignalen från rymden rapporterade sig konsekvent efter samma mönster:

Periodlängd: 2 147 sekunder, motsvarande cirka 36 minuter
Aktiv fas: omkring åtta dagar i sträck
Därefter fullständig radiotystnad utan någon märkbar övergång

Just denna kombination av strikt regelbundenhet och plötsligt upphörande gör ASKAP J1424 så ovanligt. Många kända himlakroppar flimrar eller pulserar, men nästan inga upprätthåller en så lång rytm för att sedan bara slockna.

Vad är långperiodiska radiotransienter?

En ny klass av mystiska himlafenomen

Under de senaste åren har en ny kategori av iögonfallande radiosignaler kommit i fokus: långperiodiska radiotransienter. Det handlar om källor som lyser upp i minuter till timmar, försvinner igen och kan dyka upp på nytt efter en tid.

Till skillnad från klassiska pulsarer, som roterar flera gånger per sekund och sänder signaler med millisekunder eller sekunders mellanrum, tickar dessa transienter betydligt långsammare. De öppnar ett nytt observationsfönster mellan snabba explosioner och ihållande lysande källor.

Forskarna diskuterar för närvarande främst två möjliga ursprung:

Extremt magnetiserade neutronstjärnor (besläktade med magnetarer), som roterar ovanligt långsamt
Vita dvärgar med mycket starka magnetfält som fokuserar radiostrålning

ASKAP J1424 passar övergripande in i denna grupp, men skärper de öppna frågorna betydligt. Periodlängden, signalens struktur och det plötsliga upphörandet låter sig inte fullständigt förklaras med någon av de hittillsvarande teorierna.

Polarisation avslöjar en extrem magnetisk miljö

Vad radiovågorna berättar om objektet

Särskilt anmärkningsvärt är polarisationen av den uppmätta radiostrålningen. Signalerna från ASKAP J1424 är fullständigt polariserade – det vill säga att vågornas svängningsriktning är strikt ordnad och inte slumpmässigt fördelad.

Data visar en övergång från elliptisk till linjär polarisation. Sådana mönster pekar på ett mycket strukturerat magnetfält som radiovågorna antingen passerar igenom eller uppstår i. Typiskt finner man så ordnade fält i närheten av kompakta, ”döda” stjärnor som neutronstjärnor eller vita dvärgar.

Fullständig polarisation signalerar: Här är det inte milda stjärnvindar som är i spel, utan extrema magnetfält i en tät miljö.

Parallellt med radioobservationerna sökte teleskop också efter spår i det infraröda spektrumet – efter en följeslagare eller en galax på samma position. Hittills har denna sökning varit förgäves: Varken i synligt ljus eller i nära-infrarött finns det en tydlig motsvarighet till radiosignalen.

Möjlig förklaring: Ett dubbelstjärnesystem av vita dvärgar

Hur två döda stjärnor kan skapa radioljusglimt

Utifrån de hittillsvarande data tecknar sig ett scenario som åtminstone delvis förklarar många av ASKAP J1424:s kännetecken: ett dubbelstjärnesystem bestående av två vita dvärgar. Dessa stjärnrester är ungefär lika stora som jorden, men har nästan samma massa som solen, och de kan bära mycket starka magnetfält.

I den föreslagna modellen kretsar två sådana objekt kring varandra. Deras magnetfält överlappar och tränger in i varandra och kan därmed generera elektriska strömmar och radiostrålning. De 36 minuterna skulle då motsvara omloppstiden eller en multipel därav. Den ”blinkande rytmen” skulle vara resultatet av en bestämd geometrisk konstellation där radiostrålen är riktad mot jorden.

Denna modell får flera pusselbitar att passa ihop:

Den långa takten på 36 minuter passar bättre till ett kompakt dubbelstjärnesystem än till en snabbt roterande neutronstjärna.
Starka magnetfält från två vita dvärgar förklarar den 100 procent polariserade strålningen.
Den korta aktivitetsfasen på omkring åtta dagar kan hänga samman med en instabil växelverkan mellan magnetfälten.

Trots detta kvarstår obesvarade motsägelser. För ett sådant dubbelsystem förväntar man sig normalt åtminstone svaga signaler i det optiska eller infraröda spektrumet. Att inget sådant hittills är synligt antyder antingen att systemet är extremt svagt lysande, eller att det befinner sig i en dammig och kraftigt mörklagd miljö.

Den största gåtan: Varför slocknar signalen?

Två konkurrerande förklaringar

Den mest ovanliga egenskapen hos ASKAP J1424 är den abrupta tystnaden efter en kort aktiv fas. Ingen långsam avmattning, ingen gradvis ändring av rytmen – signalen upphör helt enkelt.

För närvarande diskuteras främst två varianter:

Naturliga aktivitetscykler: Objektet själv kan genomgå faser med högre och lägre strålning, liksom magnetarer som endast bryter ut tillfälligt. ASKAP J1424 skulle i så fall ha observerats i en sällsynt, kortvarig högfas.
Extern ”bränsletillförsel”: Radiostrålningen kan stamma från materia som en följeslagare periodiskt levererar. Så snart denna tillströmning upphör eller töms ut, slocknar radiosken likaså.

Båda tillvägagångssätten bidrar med meningsfulla delelement, men stöter hittills på detaljer i ljuskurvan och de saknade signalerna i andra våglängder. Mycket tyder på att det här finns en aktiv mekanism som de befintliga modellerna bara tar otillräcklig hänsyn till.

ASKAP: Teleskopet som synliggör flyktiga himlafenomen

Varför detta instrument är så avgörande

Att ASKAP J1424 överhuvudtaget blev uppmärksammat beror på strategin bakom Australian SKA Pathfinder. Till skillnad från klassiska radioteleskop täcker ASKAP stora himmelsområden simultant och återvänder regelbundet till samma positioner. Just denna frekventa återobservation är avgörande för objekt med intermittent beteende.

Inom ramen för projektet EMU söker forskare målmedvetet efter källor som inte lyser kontinuerligt. Sådana himlahändelser skulle tidigare troligtvis bara ha gått obemärkta förbi, eftersom teleskopen för sällan tittade två gånger på samma ställe på himlen.

ASKAP fungerar som en övervakningskamera för radiokosmos – och visar hur levande den till synes stilla himlen egentligen är.

Vad denna upptäckt betyder för vår bild av universum

Från statisk stjärnhimmel till ett flimrande kosmos

AASK J1424 är en symbol för ett skifte inom astronomin. Under lång tid koncentrerade forskningen sig på ihållande källor som galaxer, kvasarer eller stabila pulsarer. Moderna teleskop gör nu tydligt: Himlen förändras konstant och på många tidsskalor.

Korta radioglimt, uppflammande eller slocknade källor, långsamt tickande transienter – alla dessa fenomen visar att klassiska kategoriseringar stöter på sina gränser. ASKAP J1424 passar inte in i någon känd låda. Just därför är källan så värdefull: Den tvingar teorierna att mäta sig mot verkliga data.

Bakgrundskunskap: Neutronstjärnor, vita dvärgar och magnetfält

Vad som döljer sig bakom fackbegreppen

Begrepp som ”vita dvärgar” eller ”neutronstjärnor” kan låta abstrakta för många. En kort blick på grunderna hjälper till att förstå upptäcktens räckvidd.

Vita dvärgar: Slutstadiet för solliknande stjärnor. De är ungefär lika stora som jorden, men besitter nästan solens massa. Materien i dem är extremt tät, och atomerna är starkt sammanpressade.
Neutronstjärnor: Ännu mer kompakta stjärnrester, typiskt bildade efter en supernova. En tesked av deras materia skulle väga miljarder ton på jorden. De roterar ofta rasande snabbt och bär enorma magnetfält.
Magnetarer: En särskild form av neutronstjärnor med ovanligt starka magnetfält. De kan producera våldsamma energiutbrott som kortvarigt är synliga i hela röntgen- och gammaspektrumet.

ASKAP J1424 befinner sig sannolikt inom denna familj av extrema objekt. Om det handlar om en ovanlig magnetar, ett exotiskt dubbelsystem av vita dvärgar eller en helt ny klass återstår fortfarande att visa sig.

Vad händer vidare med ASKAP J1424?

Väntar på nästa uppträdande

Observatorier världen över samlar för närvarande in data för att fortsätta hålla koll på området kring ASKAP J1424. Radioteleskop lyssnar efter en möjlig återuppflammning av källan, medan optiska och infraröda instrument söker efter svaga följeslagare eller ett hemstjärnesystem.

Om signalen återvänder skulle forskarna få möjlighet att mäta fler detaljer om ljusstyrka, finstruktur och möjliga följdfenomen. Förblir källan däremot permanent tyst är det enda tillgängliga ”fönstret” dessa åtta dagar – och ASKAP J1424 kommer att stå kvar som en enastående och desto mer gåtfull händelse.

Många fackfolk förväntar sig att liknande signaler kommer att dyka upp oftare under de kommande åren. Ju bättre teleskopen fångar de flyktiga ögonblicken i radiokosmos, desto mer sannolikt blir det att ASKAP J1424 inte förblir den ensamma exoten, utan snarare är förelöparen för en hel population av hittills okända himlakroppar.