Et kosmisk urverk som sendte presise signaler – og så bare stoppet
Radioteleskoper har nylig fanget opp noe som minner om et perfekt innstilt kosmisk urverk: et objekt som sendte ut nøyaktige signaler med 36 minutters mellomrom, for deretter å forsvinne fullstendig uten et eneste spor. Forskere sitter nå igjen med et av de mest forvirrende mysteriene i moderne astronomi.
Dette merkelige objektet har fått betegnelsen ASKAP J1424 og ble oppdaget av et australsk radioteleskop. Det fungerte som et feilfritt, blinkende fyrtårn på nattehimmelen – helt til sendingene brått opphørte. Denne uventede oppførselen utfordrer kraftig de teoretiske modellene vi i dag har for kompakte objekter og døde stjerner.
De siste årene har astronomer begynt å registrere stadig flere himmellegemer som blinker i radiospekteret, men i et helt annet tempo enn de velkjente pulsarene. Dette har ført til introduksjonen av begrepet langperiodiske radiotransienter – kilder som aktiveres og deaktiveres over intervaller på flere minutter eller timer.
Klassiske pulsarer er ekstremt hurtig-roterende nøytronstjerner, der én syklus varer alt fra brøkdeler av et sekund til noen få sekunder. Med sin lange syklus passer ASKAP J1424 slett ikke inn i denne kjente kategorien. Funnet peker mot eksistensen av en helt ny og skjult populasjon av stjerneobjekter som «våkner», avgir en rekke kraftige impulser, og deretter forstummer i ukjent tid.
Slik oppførte ASKAP J1424 seg gjennom åtte dagers observasjon
ASKAP J1424 dukket først opp i store datamengder fra radioteleskopet Australian SKA Pathfinder under en omfattende kartlegging av stjernehimmelen. Det som umiddelbart fanget astronomenes oppmerksomhet, var signalets nesten skremmende regelmessighet.
Radiosignalet nådde oss nøyaktig hvert 2147. sekund – tilsvarende omtrent 36 minutter. Denne bemerkelsesverdig stabile rytmen fortsatte uten avbrudd i rundt åtte døgn. Plutselig, og uten noen forvarsel om at signalet var i ferd med å svekkes, opphørte alle sendinger.
Det var ingen gradvis uttoning. Etter en rekke perfekte, urverksaktige pulseringer stengte kilden simpelthen ned. Teleskoper som siden har overvåket akkurat dette området av verdensrommet, finner ingenting – verken i form av radiobølger, infrarød stråling eller synlig lys.
Kjennetegnene ved dette signalet vitner om et ekstremt merkverdig fenomen:
- En pulseringsperiode på omtrent 36 minutter, noe som er over tusen ganger lengre enn en typisk millisekundpulsar.
- En aktiv fase på rundt åtte døgn fylt med kontinuerlige og svært stabile impulser.
- Absolutt ingen visuell motpart i andre spektralområder som optisk lys eller infrarødt.
- Et brått stopp av signalet uten noen form for overgangsfase.
- En fullt polarisert emisjon som indikerer tilstedeværelsen av et massivt magnetfelt.
- Ingen spor av objektet under påfølgende og dyptgående observasjonskampanjer.
Alle disse faktorene samlet peker mot at vi enten har å gjøre med en sterkt atypisk nøytronstjerne, eller en helt ukjent klasse kompakte objekter. Forskerteamet bak analysen heller primært mot et par utvalgte scenarier.
Hvilke objekter kan skape en så langsom og presis rytme?
Teoretikerne vurderer særlig to primære forklaringer på fenomenet. Den første modellen involverer en nøytronstjerne med et ekstremt sterkt magnetfelt som av ukjente årsaker roterer betydelig saktere enn gjennomsnittet. Det andre alternativet peker mot en hvit dverg utstyrt med et uvanlig intenst magnetfelt, som i praksis fungerer som en kosmisk radio-elektromagnet.
Begge disse scenariene kan til dels forklare den lange tidsperioden og den kraftige radioemisjonen. Likevel har begge teorier alvorlige svakheter når det kommer til å redegjøre for det brå og varselløse stoppet. Nøkkelen til å løse mysteriet ligger kanskje i selve radiobølgens natur.
Det som gjør ASKAP J1424 særlig bemerkelsesverdig, er at signalet er fullt polarisert. Det betyr at svingningene i det elektromagnetiske feltet er ekstremt strukturerte. En så ren polarisering krever et voldsomt og velordnet magnetfelt kombinert med plasma – forhold man normalt kun finner nær ekstreme fenomener som nettopp nøytronstjerner eller kompakte dobbeltstjernesystemer.
I løpet av de åtte observasjonsdøgnene registrerte forskerne dessuten en glidende overgang fra elliptisk til lineær polarisering. Denne unike variasjonen avslører at radiobølgen har måttet passere gjennom et miljø med et svært komplekst magnetfelt og skiftende fysiske egenskaper, før den nådde vår planet.
Hvorfor fant astronomene ingenting i synlig lys?
Det er ytterst frustrerende for forskerne at objektet forblir fullstendig usynlig i alle andre spektre. Optiske teleskoper og avanserte infrarøde instrumenter, deriblant observatoriet Gemini, kan ikke finne den minste glød i det himmelområdet der radiosignalet kom fra.
Dersom det hadde dreid seg om en vanlig stjerne eller en lyssterkt hvit dverg, burde moderne utstyr kunne fange opp i det minste et svakt spor. Denne totale stillheten i andre bølgelengder er et sterkt bevis på at vi ser på et utrolig lite og lyssvakt system som avgir det meste av energien sin i radiobåndet.
Australian SKA Pathfinder består av flere titalls antenner i Australia, spesielt designet for å dekke enorme himmelområder raskt og returnere til dem hyppig. I stedet for å stirre dypt inn i ett enkelt punkt i timevis, fungerer teleskopet som en ultraraskt himmelskanner. Dette gjør det til det perfekte verktøyet for å oppdage kortvarige blink i universet.
Det var gjennom prosjektet EMU at forskerne snublet over ASKAP J1424. Uten et bredt synsfelt og hyppige skanninger ville signalet med stor sannsynlighet ha fløyet under radaren. Objektet er kroneksemplet på en kosmisk hendelse man bare har et svært lite tidsvindu til å fange opp.
Hvilken hypotese anser forskerne som den mest sannsynlige?
Blant de mest spennende scenariene foreslått av forskerteamet er muligheten for en ekstremt tett bane. ASKAP J1424 kan tenkes å være et dobbeltstjernesystem bestående av to hvite dverger. Hver av disse er den sammenpressede, utbrente kjernen av en stjerne som en gang lignet Solen, nå presset ned til en størrelse tilsvarende Jorden.
I dette fascinerende to-dverg-scenariet hvirvler de to stjernenes magnetfelt konstant inn i hverandre. Når banen når en helt spesifikk vinkel og konfigurasjon, lukker de magnetiske feltlinjene seg om seg selv, noe som avfyrer den intense radiostrålningen ut i verdensrommet. Så snart de beveger seg videre, slukker «radiostasjonen» øyeblikkelig igjen.
Astronomene diskuterer to ulike forklaringer på det brått avbrutte signalet. Den ene teorien går ut på at objektet har faste hvile- og aktivitetsfaser styrt av interne magnetiske omveltninger eller endringer i rotasjonshastigheten. Den andre teorien foreslår at signalet ble tent av en midlertidig gassoverføring fra en ledsagerstjerne – da dette «drivstoffet» tok slutt, stengte systemet bare ned.
Begge hypotesene er troverdige, men ingen av dem kan besvare alle spørsmålene. Inntil videre har ASKAP J1424 forblitt en mystisk kosmisk gjennomreisende – den ankom ut av det blå, skapte stor oppstandelse i astronomimiljøet, og forsvant uten å etterlate noen avskjedsmelding.
Hva planlegger astronomene for de kommende årenes observasjoner?
De neste par årene blir et regelrett kappløp drevet av tålmodighet og teknologisk snilde. Forskningen fortsetter med uforminsket styrke i håpet om å løse gåten.
Forskerteamets nye og ambisiøse strategi innebærer blant annet:
- Systematisk og hyppig overvåkning av samme himmelregion med radioteleskoper av varierende følsomhet.
- Parallelle målinger på tvers av ulike bølgelengder for å fange det minste drypp av optisk lys.
- Massiv gjennomgang av gamle dataarkiver fra radioteleskoper og prosjekter verden over.
- Koordinerte internasjonale kampanjer på tvers av observatorier på den sørlige halvkule.
- Utvikling av skreddersydde algoritmer for å fange flyktige radiotransienter raskere.
- Grundig sammenligning med overvåkingsprosjekter som VLASS og RACS.
- Dybdeanalyser av eventuell periodicitet på en tidsskala av måneder eller år.
- Bruk av avansert interferometri for å fastslå signalets eksakte posisjon, dersom det skulle våkne igjen.
Skulle ASKAP J1424 plutselig bryte sin taushet, vil astronomene umiddelbart analysere den nye pulseringsrekken for små tidsforskyivninger. Selv de minste avvik i formen på impulsene eller tempoet kan bevise hvorvidt rytmen skapes av ett enkelt roterende objekt, eller en ville kosmisk dans mellom to stjerner.
Selv om disse signalene virker eksotiske, spiller de en avgjørende rolle for den overordnede forståelsen av universet. Hver gang astronomene snubler over en ny type kompakt himmellegeme, tvinges vi til å tenke nytt om stjernenes død. En fullstendig forståelse kan i siste instans forbedre alt fra beregninger av gravitasjonsbølger til modeller for type Ia-supernovaer og spredningen av tunge grunnstoff i vår egen galakse.
Hva forteller det mystiske signalet oss om universets dynamikk?
Gåten om ASKAP J1424 fungerer som en skarp påminnelse om at selv i vår tid med ekstremt kraftfulle teleskoper, finnes det fenomener som nekter å la seg sette i bås. Nettopp disse «ubehagelige» observasjonene er ofte den nødvendige katalysatoren for bygging av helt nye instrumenter og begravelsen av utdaterte teorier.
I mange tiår var radioastronomien overveiende fokusert på statiske, pålitelige kilder – fjerne galakser, glødende supernovarester og massive kvasarer. Det er først de aller siste årene at ny teknologi for alvor har avslørt hvor vilt og dynamisk radiouniverset egentlig er. Konvensjonelle metoder med lange eksponeringer fanget rett og slett ikke opp disse lynraske glimt i mørket.
Dagens og fremtidens teleskoper betrakter ikke lenger en frossen himmel, men et levende og sitrende landskap fylt med uventede oppblussinger. Kanskje er det nettopp i denne dynamikken vi vil finne det endelige svaret på de store spørsmålene som dette mystiske urverket har satt i gang. Spørsmålet gjenstår: Vender signalet tilbake – eller forblir det en av stjernenes evige hemmeligheter?
