Et radiosignal med perfekt timing – og en brat tavshed
Et ekstremt mærkeligt radiosignal er blevet opfanget i Australien, og det opfører sig som et præcist kosmisk ur – indtil det pludselig tier fuldstændigt stille.
Et internationalt hold af astronomer har opdaget et objekt, der i ugevis udsendte kraftige, pulserende radiosignaler hvert 36. minut, hvorefter det forsvandt fuldstændigt fra syne. Det gådefulde objekt, som er blevet navngivet ASKAP J1424, passer ikke ind i nogen kendte kategorier af stjerner eller sorte huller – og tvinger forskerne til at gentænke, hvad der egentlig er "stille" og "aktivt" i universet.
Hvad der præcist blev observeret: et signal hvert 2.147 sekund
ASKAP J1424 blev opdaget ved hjælp af Australian SKA Pathfinder (ASKAP), et stort netværk af radioteleskoper i det vestlige Australien. Under en scanning af himlen dukkede et stærkt radiosignal pludselig op med forbløffende regelmæssighed – præcis hvert 2.147 sekund, svarende til omtrent hvert 36. minut.
Denne rytme holdt sig stabil i dagevis. Hver cyklus så næsten identisk ud, som om nogen havde sat et stopur i stand på kosmisk skala. Derefter ophørte signalet fuldstændigt – uden advarsel.
Objektet fungerede i dagevis som et fejlfrit kosmisk ur, og forsvandt derefter øjeblikkeligt – uden efterdønninger, uden gradvis aftagen.
Netop denne kombination af stabilitet og brat tavshed er særligt svær at forklare for astronomer. Kendte periodiske kilder som pulsarer – roterende neutronstjerner – udviser typisk små variationer eller en målbar udvikling over tid. ASKAP J1424 ser derimod ud til at skifte direkte mellem "tændt" og "slukket".
En ny familie af 'langsomme' radiosignaler
Transiente radiosignaler med lang periode
De seneste år er en ny kategori af fænomener trådt frem: såkaldte transiente radiokilder med lang periode. Det drejer sig om objekter, der udsender radiostråling på tidsskalaer af minutter til timer – i modsætning til klassiske pulsarer, der opererer på millisekunder.
ASKAP J1424 passer rytmemæssigt ind i denne nye gruppe, men detaljerne gør tilfældet usædvanligt. To overordnede scenarier er på bordet:
- En ekstremt magnetisk neutronstjerne, sammenlignelig med en magnetar
- En kompakt og stærkt magnetiseret hvid dværg
Begge typer stjerner kan generere radiostråling via intense magnetfelter. Men den præcise timing, varigheden af udbrudene og den abrupte afslutning stemmer endnu ikke overens med de eksisterende modeller.
Ingen optisk eller infrarød modpart
Normalt er der knyttet et synligt eller infrarødt objekt til et sådant radiosignal – en stjerne, en resttåge eller et kompakt system. Med blandt andet Gemini-teleskopet er der søgt efter en svag kilde i andre bølgelængder, men intet overbevisende er dukket op.
Fraværet af "lys" ved siden af radiolysglimt peger på et ekstremt kompakt og energirigt system, der næsten ikke udsender stråling uden for radioområdet – eller som er så sløret, at det forsvinder i baggrundsstøjen.
Et signal der er fuldstændigt polariseret
Hvad polarisation afslører om objektets omgivelser
Et af de mest bemærkelsesværdige træk ved ASKAP J1424 er, at radiosignalet er næsten fuldstændigt polariseret. Det betyder, at radiobølgernes svingeretning er ordnet, hvilket peger på stærke og præcist orienterede magnetfelter.
Forskerne observerer en overgang mellem elliptisk og lineær polarisation. Dette mønster er karakteristisk for omgivelser, hvor ladede partikler bevæger sig langs magnetiske feltlinjer og udsender radiostråling undervejs. Sådanne betingelser opstår i nærheden af:
- Neutronstjerner med ekstremt stærke magnetfelter
- Hvide dværge i tætte dobbeltstjernesystemer
- Akkretionsskiver omkring kompakte objekter
Den fulde polarisation bekræfter, at ASKAP J1424 befinder sig i et ekstremt og stærkt ordnet magnetfelt – langt fra "normal" stjernefysik.
Det gør en hverdagslig forklaring – som interferens fra en satellit eller jordbaseret elektronik – stort set umulig. Signaturen passer klart til en astrofysisk kilde.
Sådan opsporer ASKAP disse 'spøgelseskilder'
Bredt synsfelt og gentagne målinger
ASKAP er konstrueret til hurtigt og gentagne gange at scanne store dele af himlen. Med titals parabolantenner og avancerede modtagere kan instrumentet indsamle enorme mængder data på kort tid – præcis hvad der kræves for at fange kilder, der dukker op og forsvinder igen.
I undersøgelsen kørte ASKAP regelmæssigt over det samme himmelområde inden for EMU-programmet (Evolutionary Map of the Universe). I disse data sprang ASKAP J1424's strengt periodiske pulssekvens i øjnene. Uden kombinationen af bredt synsfelt og høj gentagelsesfrekvens ville signalet nemt være blevet overset.
- ASKAP scanner store dele af himlen på kort tid
- De samme regioner genbesøges regelmæssigt
- Software identificerer afvigende, midlertidige kilder
Efter den første detektion fulgte opfølgende målinger med andre radioteleskoper, heriblandt ATCA (Australia Telescope Compact Array), for at bestemme kildens form og struktur mere præcist.
En mulig forklaring: to kompakte stjerner i dans
Scenariet med et dobbeltstjernesystem af hvide dværge
Den mest udbyggede hypotese involverer en binær kombination af to hvide dværge. Det er kompakte reststjerner, omtrent på størrelse med Jorden, men med en masse der kan sammenlignes med Solens. Når to sådanne objekter kredser tæt om hinanden, kan deres magnetfelter blive "viklet ind" i hinanden.
I dette scenarie ville radiosignalet lyse op, når stjernerne befinder sig i en bestemt position i forhold til hinanden og til Jorden. Den lange periode på 36 minutter svarer da til omløbstiden eller et multiplum heraf. Modellen forklarer også:
- Den stabile gentagelsestid for pulserne
- Den høje grad af polarisation
- Den relativt lange varighed af hver puls sammenlignet med klassiske pulsarer
Alligevel gnaver ét spørgsmål stadig: Hvorfor ser vi så lidt i andre bølgelængder, når et aktivt dobbeltstjernesystem normalt også giver sig til kende optisk eller i infrarødt?
Hvorfor kilden pludselig 'gik i sort'
Det mest intrigerende åbne spørgsmål er den abrupte afslutning. Mulige forklaringer, som forskerne overvejer:
- Systemet har naturlige aktive og stille faser – for eksempel som følge af ændringer i magnetfeltet eller rotationen.
- Radiostrålingen er koblet til en midlertidig tilførsel af stof. Når dette "brændstof" slipper op, ophører processen.
I begge tilfælde kræves en form for ustabil magnetisk eller akkretionsadfærd, som endnu ikke beskrives godt af eksisterende modeller. Kun hvis ASKAP J1424 eller et lignende objekt genobserveres, kan det afgøres, om kilden lever i faser – eller om vi har overværet et enkeltstående fænomen.
Hvad dette fortæller os om vores syn på en 'rolig' himmel
Fra statisk stjernehimmel til dynamisk kosmisk scene
I årtier koncentrerede astronomer sig om lysstærke, stabile objekter: stjerner, galakser, kvasarer. Med moderne, følsomme og hurtige radioteleskoper viser billedet sig meget mere dynamisk. Overalt blusser kortvarige fænomener op: hurtige radioglimt, langsomme transienter, ustabile dobbeltstjernesystemer.
ASKAP J1424 demonstrerer, at der sandsynligvis findes en hel befolkning af sådanne "kosmiske ure", som hidtil er gået ubemærket hen. Kun instrumenter, der genbesøger himlen hyppigt nok, kan begynde at afdække dem.
Det, der nu fremstår som en mærkelig undtagelse, kan om nogle år vise sig at være prototypen på en helt ny klasse af himmellegemer.
Hvad betyder termer som neutronstjerne og hvid dværg på almindeligt dansk?
Neutronstjerne: en supernova-kerne på størrelse med en by
En neutronstjerne opstår, når en tung stjerne eksploderer som supernova ved slutningen af sit liv. Kernen komprimeres til en kugle med en diameter på blot et par titusinde kilometer, men med en masse der nærmer sig Solens. Stoffet indeni er så tæt, at en teskefuld ville veje titusindvis af milliarder ton. Sådanne objekter roterer ofte med voldsom hastighed og besidder ekstreme magnetfelter.
Hvid dværg: det kompakte skelet af en solignende stjerne
En hvid dværg er slutfasen for en stjerne som vores Sol. Efter at have afstødt sine ydre lag efterlades en varm kerne, omtrent på størrelse med Jorden. Stjerne er "død" i den forstand, at kernefusion ikke længere finder sted – men den kan gløde i meget lang tid og under de rette omstændigheder fremstå aktiv igen, for eksempel i et dobbeltstjernesystem.
Når to hvide dværge befinder sig tæt på hinanden, kan de i løbet af millioner af år skubbe hinanden mod en kollision eller fusion. Det kan føre til en supernova – men allerede i optakten kan de magnetiske vekselvirkninger give anledning til alle mulige eksotiske fænomener, som de gådefulde radiopulser der nu knyttes til ASKAP J1424.
I de kommende år forventer astronomer, at ASKAP – sammen med fremtidige teleskoper som Square Kilometre Array – vil afdække stadig flere af disse skjulte, midlertidige signaler. For alle med interesse for rumforskning og kosmologi betyder det en strøm af nye, til tider forvirrende, men netop derfor spændende gåder om, hvad der gemmer sig i universets tilsyneladende mørke hjørner.
