En kosmisk klocka som plötsligt stannade
Radioteleskop fångade upp ett objekt som pulserade med exakt 36 minuters mellanrum likt ett kosmiskt urverk — och sedan försvann det fullständigt utan någon förvarning. Forskare står nu inför en av de mest gåtfulla astronomiska anomalierna på senare tid.
ASKAP J1424, registrerad av det australiensiska radioteleskopet ASKAP, betedde sig som en perfekt precis fyr på himlen. Och så slutade det bara att sända. Det är en av de mest mystiska radiosignalerna på åratal och utgör en allvarlig utmaning för nuvarande modeller över vad döda stjärnor är kapabla till.
En signal som ingen annan
Objekt med regelbundna radiopulser är inget nytt inom astronomin. Pulsarer — snabbt roterande neutronstjärnor — sänder ut precisa signaler varje sekund eller till och med varje millisekund. ASKAP J1424 verkar dock på en helt annan tidsskala. Dess cykel varar över en halvtimme, vilket enligt forskare tyder på att vi antingen har att göra med en extremt ovanlig neutronstjärna, eller med en helt annan typ av kompakt objekt.
Källan sände ut en radiosignal var 2147:e sekund — motsvarande ungefär var 36:e minut — med nästan perfekt precision under en period på cirka åtta dagar. Därefter upphörde emissionen plötsligt och fullständigt. Det fanns ingen gradvis utfasning, inget ”efterljud” — efter en serie regelbundna pulser som från ett urverk tystnade källan helt enkelt. Teleskop som övervakar detta område av himlen registrerar nu ingenting på den aktuella platsen — varken i radiobandet, synligt ljus eller infraröd strålning.
En ny klass av fenomen förändrar synen på radiohimlen
Under de senaste åren har astronomer i ökande grad registrerat objekt som blinkar i radiobandet, men på helt andra tidsskalor än klassiska pulsarer. Därmed har begreppet ”långperiodiska radiotransienter” uppstått — källor som tänds och släcks med intervaller mätta i minuter eller timmar.
Klassiska pulsarer är snabbt roterande neutronstjärnor med rotationsperioder från bråkdelar av en sekund till några få sekunder. ASKAP J1424 med sin 36-minuterscykel passar inte alls in i denna bild. Forskare från det australiensiska EMU-projektet påpekar att detta objekt representerar en period mer än tusen gånger längre än en typisk millisekundpulsar.
De grundläggande parametrarna för ASKAP J1424 pekar på något exceptionellt:
- Emissionsperiod på cirka 36 minuter — över tusen gånger längre än hos en typisk millisekundpulsar
- Aktivitetsperiod på omkring åtta dagar med oavbrutna, stabila pulser
- Ingen synlig motsvarighet i andra spektrala områden som optiskt ljus eller infraröd strålning
- Fullständigt polariserad signal som indikerar ett extremt kraftfullt magnetfält
- Plötsligt stopp utan någon gradvis dämpning
- Ingen periodisk variation som skulle kunna antyda ett binärt system
Allt detta tyder på att vi antingen har att göra med en extremt atypisk neutronstjärna, eller med en helt annan typ av kompakt objekt. Enligt forskare från ASKAP-teamet kan det till och med röra sig om en hittills oidentifierad kategori av astronomiska källor.
Vad kan skapa en så långsam och precis rytm
Forskare svänger mellan två primära scenarion. Den första möjligheten är en neutronstjärna med ett mycket kraftfullt magnetfält som roterar betydligt långsammare än vanliga pulsarer. Den andra hypotesen handlar om en vit dvärg med ett ovanligt starkt magnetfält som fungerar som en gigantisk radioelektromagnet.
Båda modellerna förklarar delvis den långa perioden och den energirika radioemissionen, men båda har allvarliga brister när det gäller att förklara den plötsliga avstängningen av signalen. Dr. Manisha Caleb från University of Sydney, som leder forskargruppen, erkänner att de nuvarande teoretiska modellerna inte kan förklara detta fenomen tillfredsställande.
Den mest fascinerande hypotesen involverar föreställningen om ett tätt dubbelstjärnsystem där två vita dvärgar kretsar kring varandra. Var och en av dem är den utbrända kärnan av en tidigare stjärna liknande solen, komprimerad till jordens storlek. I scenariot med två vita dvärgar överlappar de två komponenternas magnetfält varandra konstant. När systemet når en viss orbital konfiguration sluts fältlinjerna på ett särskilt sätt och intensiv radioemission uppstår.
Den fullständigt polariserade signalen avslöjar extrema förhållanden
Nyckeln till att förstå gåtan ligger i själva radiovågens natur. ASKAP J1424 sänder ut en fullständigt polariserad signal — det betyder att oscillationerna i det elektromagnetiska fältet är mycket starkt ordnade.Fullständig polarisering av emissionen pekar på ett mycket välordnat, kraftfullt magnetfält och närvaron av plasma under förhållanden som sällan uppträder utanför extremt kompakta objekt som neutronstjärnor eller täta dubbelstjärnsystem.
Under observationer ses en övergång mellan elliptisk och linjär polarisering. En sådan förändring antyder att signalen uppstår i ett område där magnetfältets kraftlinjer har en komplex struktur, och att radiovågen passerar genom ett medium med varierande egenskaper. Forskare från Gemini Observatory som försökte hitta en optisk motsvarighet till objektet har ännu inte haft tur med det.
För astronomer är frånvaron av ett ”annat öga” på detta objekt särskilt frustrerande. Optiska och infraröda teleskop, inklusive Gemini Observatory, visar ingen tydlig kandidat på den plats varifrån signalen kom. Om ASKAP J1424 var en vanlig stjärna eller en ljus vit dvärg skulle det åtminstone finnas ett svagt spår synligt. Tystnaden i andra spektrala områden antyder att vi talar om ett mycket kompakt, svagt system där merparten av energin undkommer just i radiobandet.
ASKAP-teleskopets roll i upptäckten av flyktiga fenomen
ASKAP är ett system bestående av flera dussin antenner i Australien, designat för att täcka breda fält av himlen och regelbundet återvända till dem. Istället för att observera djupt in i en punkt fungerar teleskopet som en snabb skanner — idealisk för att fånga upp objekt som bara visar sig kortvarigt.
EMU-projektet, inom vars ramar ASKAP J1424 upptäcktes, fokuserar just på sådana flyktiga källor. Från astronomernas perspektiv påminner det lite om att övervaka trafiken — de flesta objekten är lugna ”fasta ljus”, men då och då dyker plötsliga glimtar upp, kosmiska ekvivalenter till varningsblinkljus eller förbipasserande ambulanser. Utan det breda synfältet och den höga skanningsfrekvensen som ASKAP levererar skulle ASKAP J1424 troligen ha gått obemärkt förbi.
Det är den sortens objekt man måste fånga inom ett kort ”aktivitetsfönster”. Professor Tara Murphy från University of Sydney förklarar att traditionella astronomiska kampanjer med fokus på långa exponeringar av ett område lätt missar sådana objekt. Den dynamiska radiohimlen avslöjar en population av källor som ”blinkar” på skalor av dagar, timmar eller minuter.
Varför denna signal kommer att förändra synen på universum
I årtionden fokuserade radioastronomin främst på stabila källor — galaxer, supernovarester, kvasarer. Först de senaste åren med en ny generation av instrument har visat hur dynamisk radiohimlen faktiskt är. Signaler som ASKAP J1424 antyder att det existerar en hel population av objekt som ”blinkar” på skalor av dagar, timmar eller minuter. De dyker upp, sänder ut en serie pulser och tystnar sedan under en okänd period.
Forskare överväger två primära möjligheter för varför signalen plötsligt upphörde. ASKAP J1424 kan genomgå faser av aktivitet och vila beroende på förhållandena i dess magnetiska omgivningar eller förändringar i rotationen. Den andra möjligheten är att signalen framkallades av en engångstillförsel av materia — till exempel uppfångning av gas från en följeslagare — och när ”bränslet” tog slut upphörde emissionen. Båda versionerna har sina fördelar, men ingen besvarar alla frågor.
Vad händer vidare med detta objekt och liknande signaler
De kommande åren blir en kapplöpning om tålamod och teknologi. Astronomer planerar regelbundna genomgångar av samma område med radioteleskop, parallella observationer i andra spektrala områden för att fånga upp även ett svagt optiskt spår, samt sökning efter liknande fenomen i arkivdata från ASKAP och andra instrument.
Om ASKAP J1424 återaktiveras kommer en ny serie pulser att göra det möjligt att verifiera om dess rytm har förändrats. Även minimala förändringar i perioden eller pulsformen kan avslöja om det är rotation av ett enskilt objekt eller den orbitala dansen av två stjärnor som är ansvarig. Dessa till synes exotiska signaler har en bredare betydelse — varje ny typ av kompakt objekt förändrar förståelsen av hur stjärnliv slutar och hur det påverkar omgivningen.
En fullständig förståelse av sådana källor kan förbättra modellerna för gravitationsvågor, typ Ia-supernovor eller fördelningen av tunga grundämnen i vår galax. ASKAP J1424 påminner oss om att även i en era med kraftfulla teleskop stöter vi fortfarande på fenomen som inte passar in i de färdiga schemana. Det är precis den sortens ”obehagliga” signaler som ofta leder till en omvärdering av gamla teorier och till konstruktionen av nya instrument som kan betrakta himlen inte som en stillastående bild, utan som ett rörligt landskap fyllt med oväntade glimtar.
