Et kosmisk ur, der holdt op med at tikke
Radioteleskoper har registreret et objekt, der sendte signaler med kosmisk præcision hvert 36. minut – og så forsvandt det sporløst. Forskerne er målløse.
ASKAP J1424, opdaget af det australske radioteleskop, opførte sig som et perfekt regelmæssigt fyrtårn på himlen, indtil det i ét enkelt øjeblik ophørte med al emission. Det er et af de mest gådefulde radiosignaler i nyere tid og en alvorlig udfordring for eksisterende modeller over, hvad døde stjerner er i stand til.
ASKAP J1424: Det kosmiske fyrtårn med en otte-dages tænd-sluk-knap
ASKAP J1424 dukkede første gang op i data fra det australske Australian SKA Pathfinder (ASKAP) radioteleskop under et himmelovervågningsprogram. Objektet skilte sig ud på én særlig måde: en utrolig regelmæssig pulsrytme.
ASKAP J1424 udsendte et radiosignal hvert 2.147 sekund – svarende til cirka 36 minutter – og opretholdt næsten perfekt punktlighed i ca. otte dage, hvorefter emissionen ophørte fuldstændigt.
Der var ingen gradvis udtoning, ingen langsom svækkelse. Efter en serie af urværkspræcise impulser forstummede kilden. Teleskoper, der overvåger det pågældende område af himlen, registrerer ikke længere noget som helst der – hverken i radiobåndet, synligt lys eller infrarødt.
En ny klasse af fænomener: langperiodiske radiotransienter
I de seneste år har astronomer i stigende grad registreret objekter, der blinker i radiobåndet, men i helt andre tidsskalaer end klassiske pulsarer. Dermed opstod begrebet langperiodiske radiotransienter – kilder, der tænder og slukker med intervaller målt i minutter eller timer.
Klassiske pulsarer er hurtigt roterende neutronstjerner med rotationsperioder fra brøkdele af et sekund til få sekunder. ASKAP J1424 med sin 36-minutters cyklus passer slet ikke ind i det billede.
- Emissionsperiode: ca. 36 minutter – over tusind gange længere end en typisk millisekund-pulsar
- Aktivitetstid: cirka otte dages sammenhængende, stabile impulser
- Ingen synlig modpart i andre bølgelængdeområder (optisk, infrarødt)
Alt dette peger på, at vi enten har at gøre med en ekstremt usædvanlig neutronstjerne eller et helt andet type kompakt objekt.
Hvad kan skabe en så langsom og så ensartet rytme?
Forskerne overvejer to overordnede scenarier:
- En neutronstjerne med et meget kraftigt magnetfelt, der roterer langt langsommere end almindelige pulsarer
- En hvid dværg med et usædvanligt stærkt magnetfelt, der opfører sig som en enorm radio-elektromagnet
Begge modeller forklarer delvist den lange periode og den energirige radioemission, men begge har alvorlige mangler, når det kommer til den pludselige afbrydelse af signalet.
Fuldstændig polariseret signal – ekstreme forhold
Nøglen til at forstå gåden ligger i selve radiosignalets natur. ASKAP J1424 udsender et fuldt polariseret signal, hvilket betyder, at det elektromagnetiske felts svingninger er stærkt ordnede.
Fuldstændig polarisering af emissionen indikerer et meget ordnet og kraftigt magnetfelt samt tilstedeværelsen af plasma under forhold, der sjældent ses uden for indflydelsesområdet af ekstreme objekter som neutronstjerner eller kompakte dobbeltsystemer.
Under observationerne kan man se en overgang fra elliptisk til lineær polarisering. En sådan ændring antyder, at signalet opstår i et område, hvor magnetfeltslinjerne har en kompleks struktur, og hvor radiobølgen passerer gennem et miljø med varierende egenskaber.
Intet spor i synligt lys
Særligt frustrerende for astronomerne er fraværet af et "andet øje" på objektet. Optiske teleskoper og infrarøde instrumenter – herunder Gemini – viser ingen åbenbar kandidat på det sted, hvorfra signalet kom.
Hvis ASKAP J1424 var en almindelig stjerne eller en lys hvid dværg, burde der i det mindste være et svagt spor synligt. Stilheden i andre strålingsbånd tyder på, at vi taler om et meget kompakt og svagt lysende system, hvor størstedelen af energien netop slipper ud som radiostråling.
ASKAP's rolle: En ny generation af himmelskanere
ASKAP består af adskillige antenner i Australien, designet til at dække brede himmelfelter og vende regelmæssigt tilbage til dem. I stedet for at kigge dybt ind i ét enkelt punkt fungerer teleskopet som en hurtig scanner – ideel til at opfange objekter, der kun viser sig kortvarigt.
Projektet EMU, inden for rammerne af hvilket ASKAP J1424 blev fundet, fokuserer netop på sådanne flygtige kilder. Set fra astronomernes synspunkt er det lidt som trafikoverågning: de fleste objekter er rolige "faste lys", men ind imellem opstår der pludselige blink – kosmiske ækvivalenter til nødblink eller forbikørende ambulancer.
Uden det brede synsfelt og den høje overvågningsfrekvens, som ASKAP leverer, ville ASKAP J1424 sandsynligvis være gået ubemærket hen. Det er netop den type objekt, man skal fange i et kort "aktivitetsvindue".
Hvorfor et sådant signal ændrer måden, vi ser himlen på
I årtier fokuserede radioastronomi primært på stabile kilder: galakser, supernovarester og kvasarer. Først de seneste år, med en ny generation af instrumenter, viser det sig, hvor dynamisk himlen egentlig er i radiobåndet.
Signaler som ASKAP J1424 indikerer, at der eksisterer en hel population af objekter, der "blinker" over skalaer af dage, timer eller minutter. De dukker op, sender en serie impulser og forstummer derefter i ubestemt tid. Traditionelle observationskampagner rettet mod lange eksponeringer af ét område gik nemt glip af dem.
Den mest interessante hypotese: Et system med to hvide dværge
Det team, der analyserede dataene, fremsatte ét af de mere fascinerende scenarier: ASKAP J1424 kan være et kompakt dobbeltsystem, hvori to hvide dværge kredser om hinanden. Hver af dem er en nedbrændt kerne fra en tidligere sol-lignende stjerne, komprimeret til Jordens størrelse.
| Scenarie | Hvad det forklarer | Hvad der stadig mangler svar |
|---|---|---|
| System med to hvide dværge | Lang periode, stærk polarisering, pulsernes regelmæssighed | Ingen synlig optisk eller infrarød emission |
| Langsomt roterende neutronstjerne | Ekstremt magnetfelt, periodens stabilitet | Usædvanlig lang rotationsperiode, pludselig slukning efter otte dage |
I scenariet med to hvide dværge gennemtrænger begge komponenters magnetfelter konstant hinanden. Når systemet opnår en bestemt orbital konfiguration, lukker feltlinjerne sig på en særlig måde, og der opstår intens radioemission. Når positionen ændrer sig, "slukker" objektet igen.
Hvorfor forstummede signalet pludseligt?
Forskerne overvejer to overordnede muligheder:
- ASKAP J1424 gennemgår faser af aktivitet og hvile, afhængigt af forholdene i dets magnetiske omgivelser eller ændringer i rotationen
- Signalet blev udløst af en engangs-tilstrømning af materie – for eksempel fra en ledsagende stjerne – og da "brændstoffet" slap op, ophørte emissionen
Begge forklaringer har deres styrker, men ingen besvarer alle spørgsmål. Foreløbig opfører ASKAP J1424 sig som en kosmisk gådefuld gæst: den dukkede op, skabte røre og forsvandt igen uden at efterlade en forklarende besked.
Hvad sker der nu med dette objekt og lignende signaler?
De kommende år bliver en kapløb om tålmodighed og teknologi. Astronomerne planlægger:
- Regelmæssige gennemgange af det samme himmelområde med radioteleskoper
- Parallelle observationer i andre strålingsbånd for at opfange selv et svagt optisk spor
- Søgning efter lignende fænomener i arkivdata fra ASKAP og andre instrumenter
Hvis ASKAP J1424 aktiveres igen, vil en ny serie impulser gøre det muligt at tjekke, om rytmen har ændret sig. Selv små ændringer i periodens længde eller impulsets form kan afsløre, om det skyldes rotationen af et enkelt objekt eller den orbitale dans mellem to stjerner.
Sådan kan en ikke-fagperson forestille sig det
En god sammenligning er et fyrtårn skjult i tæt tåge. Når man med jævne mellemrum ser et blink, kan man forsøge at gætte, hvor hurtigt tårnet roterer, hvordan reflektorerne er placeret, og om noget blokerer lyset undervejs. ASKAP J1424 er endnu mere frustrerende – som et fyrtårn, der i flere dage blinker præcist hvert halve omdrejning og derefter pludselig forsvinder fra horisonten.
Disse tilsyneladende eksotiske signaler har en bredere betydning. Enhver ny type kompakt objekt ændrer forståelsen af, hvordan stjerner afslutter deres liv, og hvordan de påvirker deres omgivelser. En fuld forståelse af sådanne kilder kan desuden forbedre modeller for gravitationsbølger, type Ia-supernovaer og fordelingen af tunge grundstoffer i vores galakse.
ASKAP J1424 minder os om, at selv i en æra med kraftfulde teleskoper findes der stadig fænomener, der ikke passer ind i færdige skemaer. Det er netop sådanne "ubelejlige" signaler, der ofte fører til en genovervejelse af gamle teorier og opbygningen af nye instrumenter – instrumenter der kan følge himlen ikke som et stillestående billede, men som et bevægeligt, overraskende og blinkende landskab.
