Et kosmisk urverk som plutselig stoppet å tikke
Radioteleskoper har nylig fanget opp noe som kan beskrives som et presist kosmisk urverk – et signal som sendte ut nøyaktige pulser med 36 minutters mellomrom, før det plutselig opphørte uten noe som helst spor. Forskere sitter nå igjen med en av de mest forvirrende gåtene i moderne astronomi.
Det uvanlige objektet har fått betegnelsen ASKAP J1424 og ble oppdaget av et australsk radioteleskop. Det oppførte seg som et feilfritt blinkende fyrtårn på nattehimmelen – inntil sendingene brått stanset én dag. Denne uventede oppførselen utfordrer virkelig de teoretiske modellene vi i dag har for kompakte objekter og døde stjerner.
De siste årene har astronomer observert stadig flere himmellegemer som blinker i radiospekteret, men i et helt annet tempo enn de velkjente pulsarene. Dette har ført til at begrepet langperiodiske radiotransienter har oppstått – kilder som aktiveres og deaktiveres over intervaller på flere minutter eller timer.
Klassiske pulsarer er lynraskt roterende nøytronstjerner med sykluser som varer fra brøkdeler av et sekund til noen få sekunder. Med sin lange syklus passer ASKAP J1424 overhodet ikke inn i denne kategorien. Funnet peker mot eksistensen av en helt ny og skjult befolkning av stjerneobjekter som «våkner», sender ut kraftige impulser i noen timer eller dager, og deretter tier stille i ukjent tid.
Slik oppførte ASKAP J1424 seg under åtte dagers observasjon
ASKAP J1424 dukket først opp i enorme 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 – noe som tilsvarer omtrent 36 minutter. Denne ekstremt stabile rytmen fortsatte uavbrutt i rundt åtte døgn. Så, uten forvarsel og uten at signalet på forhånd hadde blitt svakere, opphørte alle sendinger.
Det var ingen gradvis uttoning. Etter en rekke perfekte, klokkeliknende pulseringer lukket kilden seg simpelthen ned. Teleskoper som overvåker nøyaktig dette området av verdensrommet intenst, finner nå ingenting – verken i form av radiobølger, infrarød stråling eller synlig lys.
Kjennetegnene ved dette signalet vitner om et ytterst merkverdig fenomen:
- En pulseringsperiode på cirka 36 minutter – mer enn tusen ganger lengre enn en typisk millisekundpulsar.
- En aktiv fase på rundt åtte døgn fylt med kontinuerlige og uhyre 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 etterfølgende og grundige observasjonskampanjer.
Alle disse faktorene samlet peker i retning av at vi enten har å gjøre med en sterkt atypisk nøytronstjerne, eller en helt ukjent klasse kompakte objekter. Forskerteamet som har analysert dataene, lener seg primært mot et par utvalgte scenarier.
Hvilke objekter kan skape en så langsom og presis rytme?
Teoretikerne vurderer særlig to hovedforklaringer på fenomenet. Den første modellen involverer en nøytronstjerne med et ekstremt sterkt magnetfelt som av ukjente årsaker roterer merkbart langsommere enn gjennomsnittet. Det andre alternativet peker mot en hvit dverg utstyrt med et usedvanlig intenst magnetfelt, som i praksis fungerer som en kosmisk radioelektromagnet.
Begge scenariene kan til dels forklare den lange tidsperioden og den kraftige radioemisjon. Likevel har begge teoriene alvorlige svakheter når det kommer til å redegjøre for det plutselige og varslingsløse stoppet. Nøkkelen til å løse mysteriet ligger kanskje i selve radiobølgens natur.
Det bemerkelsesverdigste ved ASKAP J1424 er at signalet er fullt polarisert. Det betyr at svingningene i det elektromagnetiske feltet er svært strukturerte. En så ren polarisering krever et voldsomt og velordnet magnetfelt kombinert med plasma – omstendigheter man normalt bare finner nær ekstreme fenomener som nøytronstjerner eller kompakte dobbeltstjernesystemer.
I løpet av de åtte observasjonsdagene registrerte forskerne dessuten en glidende overgang fra elliptisk til lineær polarisering. Denne unike variasjonen avslører at radiobølgen måtte passere gjennom et miljø med et ytterst komplekst magnetfelt og skiftende fysiske egenskaper, før den nådde vår planet.
Hvorfor fant astronomene ingenting i synlig lys?
Det er utrolig frustrerende for forskerne at objektet forblir fullstendig usynlig i alle andre spektre. Optiske stjernekikkerter og avanserte infrarøde instrumenter, deriblant observatoriet Gemini, kan ikke finne den minste glød i det området av himmelen der radiosignalet kom fra.
Hadde det dreid seg om en vanlig stjerne eller en lysrik 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 kaster størstedelen av sin energi ut 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 støtte på ASKAP J1424. Uten et bredt synsfelt og hyppige skanninger ville signalet med stor sannsynlighet ha fløyet under radaren. Objektet er kroneksempelet på en kosmisk begivenhet man bare har et svært lite tidsvindu til å fange opp.
Hvilken hypotese anser forskerne som mest sannsynlig?
Blant de mest fengende scenariene som datateamet har foreslått, er muligheten for et ekstremt tett kretsløp. 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 minnet om Solen, nå presset ned til en størrelse tilsvarende Jordens.
I dette fascinerende to-dvergs-scenariet hvirvler de to stjernenes magnetfelt konstant inn i hverandre. Når kretsløpet når en helt spesifikk vinkel og konfigurasjon, lukker de magnetiske feltlinjene seg om seg selv og avfyrer den intense radiostrålingen ut i verdensrommet. Så snart de beveger seg videre, slukkes «radiostasjonen» øyeblikkelig igjen.
Astronomene diskuterer to ulike grunner til 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 antent av en midlertidig gassoverføring fra en følgestjerne, og at systemet simpelthen sluknet da dette «drivstoffet» tok slutt.
Begge hypotesene er troverdige, men ingen av dem kan besvare samtlige spørsmål. Foreløpig har ASKAP J1424 forblitt en mystisk kosmisk gjennomreisende – den ankom ut av intet, skapte stor oppstandelse i astronomikretser, og forsvant uten å etterlate noen avskjedsmelding.
Hva planlegger astronomene for de kommende års observasjoner?
De neste årene vil bli et regelrett kappløp drevet av tålmodighet og teknologisk oppfinnsomhet. Forskningen fortsetter med uforminsket styrke i håpet om å løse gåten.
Forskerteamets nye og ambisiøse strategi innebærer blant annet:
- Systematisk og hyppig overvåking 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 plassert på den sørlige halvkule.
- Utvikling av skreddersydde algoritmer for raskere å fange flyktige radiotransienter.
- Grundig sammenligning med overvåkningsprosjekter som VLASS og RACS.
- Dyptgående analyser av eventuell periodicitet over en tidsramme på måneder eller år.
- Bruk av avansert interferometri for å pinpointe signalets eksakte posisjon, dersom det våkner igjen.
Skulle ASKAP J1424 plutselig bryte sin taushet, vil astronomene umiddelbart analysere den nye rekken av pulseringer for små tidsforskyvninger. Selv de minste avvik i impulsenes form eller tempo kan bevise hvorvidt rytmen skapes av ett enkelt roterende objekt, eller en vill 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 æra med ekstremt kraftige teleskoper, finnes det fenomener som nekter å la seg kategorisere. Nettopp disse «ubehagelige» observasjonene er ofte den nødvendige katalysatoren for bygging av helt nye instrumenter og begravelsen av utdaterte teorier.
I mange tiår har radioastronomi i stor grad vært fokusert på statiske og pålitelige kilder – fjerne galakser, glødende supernovarester og massive kvasarer. Det er bare i løpet av 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.
Nåtidens og fremtidens teleskoper betrakter ikke lenger en frossen himmel, men et levende og sitrende landskap fylt med uventede opplysninger. 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 er bare: Vender signalet tilbake, eller forblir det en av stjernenes evige hemmeligheter?
