Záhadný signál každých 36 minut náhle ztichl. ASKAP J1424 mate astronomy

Kosmické rádio, které tikalo jako hodinky – a pak zmizelo

Radioteleskopy zachytily objekt, jenž vysílal impulzy s dokonalou pravidelností každých 36 minut. A pak se beze stopy odmlčel. Vědci si lámou hlavu.

ASKAP J1424, zaznamenaný australským radioteleskopem, se choval jako precizně seřízený kosmický maják. Pak svůj provoz okamžitě ukončil. Jde o jeden z nejzáhadnějších rádiových signálů posledních let a zároveň vážnou výzvu pro stávající modely toho, čeho jsou mrtvé hvězdy vůbec schopny.

Objekt ASKAP J1424: kosmický maják s vypínačem na osm dní

ASKAP J1424 se poprvé objevil v datech radioteleskopické sítě Australian SKA Pathfinder během přehledového programu oblohy. Hned na první pohled vynikl jedinou, ale naprosto neuvěřitelnou vlastností – jeho impulzy se opakovaly s mimořádnou přesností.

ASKAP J1424 vysílal rádiový signál každých 2147 sekund (přibližně 36 minut) a po dobu přibližně osmi dní si udržoval téměř dokonalou dochvilnost. Pak emise úplně ustala.

Nedocházelo k žádnému postupnému slábnutí ani pozvolnému doznívání. Po sérii pravidelných impulsů jako od metronomu zdroj prostě ztichl. Teleskopy sledující tento úsek oblohy od té doby v daném místě nezaznamenávají vůbec nic – ani v rádiovém pásmu, ani ve viditelném světle nebo infračerveném záření.

Nová třída jevů: dlouhodobé rádiové transienty

Astronomové v posledních letech stále častěji registrují objekty, které v rádiovém pásmu problikávají v časových měřítcích naprosto odlišných od klasických pulsarů. Tak vznikl pojem „dlouhodobých rádiových transientů" – zdrojů, které se zapínají a vypínají v intervalech měřených minutami nebo dokonce hodinami.

Klasické pulsary jsou rychle rotující neutronové hvězdy. Jejich oběžné doby se pohybují od zlomků sekundy po několik sekund. ASKAP J1424 se svým 36minutovým cyklem do tohoto obrazu jednoduše nezapadá.

• Doba emise: přibližně 36 minut, tedy více než tisíckrát déle než typický milisekundový pulsar
• Doba aktivity: přibližně osm dní nepřetržitých, stabilních impulzů
• Žádný viditelný protějšek v jiných spektrálních oborech (optika, infračervené záření)

To vše naznačuje, že máme co do činění buď s extrémně netypickou neutronovou hvězdou, nebo s úplně jiným typem kompaktního objektu.

Co může generovat tak pomalý a tak pravidelný rytmus?

Vědci váhají mezi dvěma hlavními scénáři:

• Neutronová hvězda s velmi silným magnetickým polem, rotující výrazně pomaleji než běžné pulsary
• Bílý trpaslík s neobvykle intenzivním magnetickým polem, který se chová jako obří rádiový elektromagnet

Oba modely částečně vysvětlují dlouhou periodu i energetickou rádiovou emisi. Jenže každý z nich naráží na vážné problémy ve chvíli, kdy přijde řeč na náhlé vypnutí signálu.

Plně polarizovaný signál – příznak extrémních podmínek

Klíč k rozluštění záhady leží v samotné povaze rádiové vlny. ASKAP J1424 vysílá plně polarizovaný signál – to znamená, že kmity elektromagnetického pole jsou velmi silně uspořádány do jednoho směru.

Plná polarizace emise svědčí o velmi uspořádaném a silném magnetickém poli i o přítomnosti plazmatu v podmínkách, jež se běžně nevyskytují mimo dosah extrémních objektů – jako jsou neutronové hvězdy nebo kompaktní dvojhvězdné soustavy.

Během pozorování bylo možné sledovat přechod mezi eliptickou a lineární polarizací. Taková změna naznačuje, že signál vzniká v oblasti se složitou strukturou magnetických siločar a rádiová vlna přitom prostupuje prostředím s proměnnými vlastnostmi.

Žádná stopa ve viditelném světle

Pro astronomy je zvláště frustrující absence jakéhokoliv „druhého pohledu" na tento objekt. Optické a infračervené dalekohledy, včetně observatoře Gemini, v místě, odkud signál přišel, neukazují žádného zřejmého kandidáta.

Kdyby byl ASKAP J1424 obyčejnou hvězdou nebo jasným bílým trpaslíkem, měla by být patrná alespoň slabá stopa. Ticho v ostatních spektrálních pásmech napovídá, že jde o velmi kompaktní a málo svítivou soustavu, z níž většina energie uniká právě v rádiovém záření.

Role ASKAP: nová generace „radarů" oblohy

ASKAP je soustava několika desítek antén v Austrálii, navržená tak, aby pokrývala široká pole oblohy a pravidelně se k nim vracela. Místo soustředěného pohledu do jediného bodu funguje teleskop jako rychlý skener – ideální nástroj pro zachycení objektů, které se objeví jen na krátkou chvíli.

Projekt EMU, v jehož rámci byl ASKAP J1424 objeven, se zaměřuje právě na takovéto pomíjivé zdroje. Z pohledu astronomů je to trochu jako sledování provozu na silnici: většina objektů jsou klidná „stálá světla", ale občas se mihne náhlý záblesk – kosmický ekvivalent výstražných světel nebo projíždějící sanitky.

Bez širokého zorného pole a vysoké frekvence přehledů, kterou ASKAP poskytuje, by ASKAP J1424 pravděpodobně unikl pozornosti. Jde o typ objektu, který musíte stihnout zachytit během krátkého „okna" aktivity.

Proč takový signál mění způsob, jak se díváme na oblohu

Po desetiletí se radioastronomie soustředila hlavně na stabilní zdroje: galaxie, pozůstatky po supernových, kvasary. Teprve poslední léta s novou generací přístrojů ukazují, jak dynamická obloha v rádiovém pásmu skutečně je.

Signály jako ASKAP J1424 naznačují, že existuje celá populace objektů, které „mrkají" ve škálách dní, hodin nebo minut. Objeví se, vyšlou sérii impulzů a pak se na neznámou dobu odmlčí. Tradiční pozorovací kampaně zaměřené na dlouhé expozice jediné oblasti je snadno přehlédly.

Nejzajímavější hypotéza: soustava dvou bílých trpaslíků

Tým analyzující data navrhl jeden z podnětných scénářů: ASKAP J1424 by mohl být kompaktní dvojhvězdnou soustavou, v níž dva bílí trpaslíci obíhají kolem společného těžiště. Každý z nich je vyhořelým jádrem kdysi normální hvězdy podobné Slunci, smačklým do rozměrů přibližně odpovídajících Zemi.

Ve scénáři se dvěma bílými trpaslíky se magnetická pole obou složek neustále prolínají. Jakmile soustava dosáhne určité orbitální konfigurace, siločáry se uzavřou zvláštním způsobem a dojde k intenzivní rádiové emisi. Po změně polohy objekt „zhasne".

Proč signál náhle ustal?

Vědci zvažují dvě hlavní možnosti:

• ASKAP J1424 prochází fázemi aktivity a klidu, které závisí na podmínkách v jeho magnetickém okolí nebo na změnách rotace
• Signál byl vyvolán jednorázovým přílivem látky – například zachycením plynu od průvodní hvězdy – a jakmile se toto „palivo" vyčerpalo, emise ustala

Obě varianty mají svá silná místa, ale žádná neodpovídá na všechny otázky. ASKAP J1424 se prozatím chová jako záhadný kosmický návštěvník: přišel, způsobil rozruch a zmizel, aniž by zanechal jakékoli vysvětlení.

Co dál s tímto objektem a podobnými signály

Nejbližší léta budou závodem ve vytrvalosti i technice. Astronomové plánují:

• Pravidelné přehledy stejné oblasti radioteleskopy
• Souběžná pozorování v jiných spektrálních pásmech, aby se podařilo zachytit třeba jen slabou optickou stopu
• Pátrání po obdobných jevech v archivních datech z ASKAP i dalších přístrojů

Pokud se ASKAP J1424 znovu probudí, série dalších impulzů umožní ověřit, zda se jeho rytmus změnil. I drobné odchylky v periodě nebo tvaru impulzu mohou prozradit, zda za jevem stojí rotace jediného objektu, nebo orbitální tanec dvou hvězd.

Jak si to představit jako laik

Dobrým přirovnáním je maják skrytý v husté mlze. Vidíte-li v pravidelných intervalech záblesk, můžete se pokoušet odhadnout, jak rychle se věž otáčí, jak jsou seřazeny reflektory a zda něco po cestě nezastíná světlo. ASKAP J1424 je ještě záhadnější – jako maják, který několik dní dokonale bliká každou půlotáčku a pak najednou zmizí za obzorem.

Tyto zdánlivě exotické signály mají daleko širší dosah. Každý nový typ kompaktního objektu mění naše chápání toho, jak hvězdy končí svůj život a jak ovlivňují okolní prostředí. Úplné pochopení takových zdrojů by navíc mohlo zpřesnit modely gravitačních vln, supernov typu Ia nebo distribuce těžkých prvků v naší galaxii.

ASKAP J1424 nám připomíná, že i v éře výkonných teleskopů stále narážíme na jevy, které do žádných hotových schémat nezapadají. A právě takovéto „nepohodlné" signály nejčastěji vedou k přehodnocení starých teorií a ke stavbě nových přístrojů schopných sledovat oblohu nikoli jako statický obraz, ale jako živou, překvapení plnou scénu.