Radioteleskopy zachytily objekt, který fungoval jako kosmické hodiny s přesností na minuty. Po osmi dnech dokonalé pravidelnosti však bez varování zcela umlkl a zanechal astronomy s řadou nezodpovězených otázek.
Fenomén označený jako ASKAP J1424 představuje jeden z nejzáhadnějších rádiových signálů posledních let. Australský radioteleskop zaznamenal zdroj, který vysílal impulsy s mathematickou přesností každých 36 minut, následně však emisie ustala stejně náhle, jako se objevila. Vědci se dnes snaží pochopit, co může za tímto chováním stát a zda se jedná o zcela nový typ kosmického objektu.
Podobné jevy zpochybňují současné modely mrtvých hvězd a kompaktních objektů. Výzkumníci z několika institucí analyzují data a předkládají různé hypotézy, od extrémně magnetických neutronových hvězd po binární systémy bílých trpaslíků. Žádná z teorií však zatím nevysvětluje všechny pozorované charakteristiky tohoto záhadného zdroje.
Pravidelnost signálu ASKAP J1424 byla pozoruhodná. Po dobu přibližně osmi dní vysílal rádiové impulsy každých 2147 sekund, což odpovídá zhruba 36 minutám. Tato periodicita zůstávala téměř perfektně stabilní, což vědce zpočátku fascinovalo a následně kompletně zmátlo, když emisie bez jakéhokoli postupného slabnutí náhle skončila.
Kosmický maják se zapínáním na osm dní
Objekt ASKAP J1424 se poprvé objevil v datech radioteleskopového systému Australian SKA Pathfinder během rutinního přehledového programu oblohy. Tento teleskop se skládá z desítek antén rozmístěných v australské poušti a je navržen pro rychlé skenování rozsáhlých oblastí nebe. Jeho hlavní výhodou je schopnost pravidelně se vracet ke stejným pozicím a zachytávat tak přechodné jevy.
Signál se vyznačoval mimořádnou pravidelností impulzů. Každých 2147 sekund přicházel nový rádiový impuls s téměř hodinovou přesností. Toto chování trvalo přibližně osm dní, během nichž astronomové zaznamenali desítky po sobě jdoucích impulzů. Následně však emisie kompletně ustala, aniž by došlo k postupnému slabnutí intenzity.
Teleskopy monitorující tuto oblast oblohy nyní nezaznamenávají v dané pozici vůbec nic. Ani v rádiovém pásmu, ani ve viditelném světle či infračerveném spektru není patrná žádná aktivita. Je to, jako by zdroj prostě zhasl a přestal existovat. Výzkumníci z několika observatoří pokračují v monitorování oblasti v naději, že se signál znovu objeví.
Dlouhoperiodické rádiové transienty jako nová třída objektů
V posledních letech astronomové stále častěji registrují objekty, které blikají v rádiovém spektru s periodami výrazně odlišnými od klasických pulsarů. Tak vznikl pojem dlouhoperiodické rádiové transienty, tedy zdroje, které se zapínají a vypínají v intervalech měřených v minutách nebo hodinách. Tyto objekty představují výzvu pro tradiční astrofyzikální modely.
Klasické pulsary jsou rychle rotující neutronové hvězdy s periodami od zlomků sekundy do několika sekund. Neutronová hvězda o průměru kolem dvaceti kilometrů může rotovat až stovky krát za sekundu a vysílat pravidelné rádiové impulsy. ASKAP J1424 s jeho 36minutovým cyklem se do tohoto schématu vůbec nevejde a naznačuje existenci zcela odlišného mechanismu.
Charakteristické vlastnosti objektu ASKAP J1424 zahrnují:
- perioda emisie přibližně 36 minut, tedy více než tisíckrát delší než u milisekundových pulsarů
- doba aktivity kolem osmi dní kontinuálních stabilních impulzů
- absence viditelného protějšku v optickém a infračerveném spektru
- plně polarizovaný rádiový signál indikující silné magnetické pole
- náhlý konec emisie bez postupného slabnutí
- žádná detekce po ukončení aktivní fáze
Tyto charakteristiky společně naznačují, že se jedná buď o extrémně netypickou neutronovou hvězdu, nebo o zcela jiný typ kompaktního objektu. Vědci z University of Sydney a dalších institucí analyzují všechny dostupné možnosti.
Co může generovat tak pomalý a pravidelný rytmus
Badatelé zvažují především dva hlavní scénáře vysvětlující pozorované chování. První možností je neutronová hvězda s mimořádně silným magnetickým polem, která rotuje výrazně pomaleji než běžné pulsary. Takové objekty se nazývají magnetary a mohou mít pole o řád silnější než standardní neutronové hvězdy. Druhá hypotéza zahrnuje bílého trpaslíka s neobvykle intenzivním magnetickým polem.
Bílí trpaslíci jsou vyhořelá jádra hvězd podobných Slunce, stlačená na velikost Země. Obvykle nemají dostatečně silná magnetická pole pro generování intenzivní rádiové emisie, ale některé výjimky byly pozorovány. Pokud by bílý trpaslík v binárním systému zachycoval hmotu z průvodce, mohly by vzniknout podmínky pro rádiovou emisii.
Oba modely částečně vysvětlují dlouhou periodu a energetickou rádiovou emisii, ale každý má vážné mezery, pokud jde o náhlé vypnutí signálu. Výzkumníci z Curtin University v Austrálii se přiklánějí k hypotéze binárního systému, zatímco jiní favorizují model ultrapomalu rotující neutronové hvězdy s komplexní magnetosférou.
Plně polarizovaný signál odhaluje extrémní podmínky
Klíč k pochopení záhady spočívá v samotné povaze zachycené rádiové vlny. ASKAP J1424 vysílá plně polarizovaný signál, což znamená, že kmity elektromagnetického pole jsou velmi silně uspořádané. Taková úroveň polarizace se vyskytuje pouze v prostředí s extrémně silnými a uspořádanými magnetickými pole.
Plná polarizace emisie indikuje přítomnost velmi uspořádaného silného magnetického pole a plazmy v podmínkách, které se zřídka setkávají mimo oblast vlivu extrémních objektů jako neutronové hvězdy nebo těsné dvojhvězdy. Během pozorování je patrný přechod mezi eliptickou a lineární polarizací, což naznačuje komplexní strukturu siločar.
Taková změna polarizace naznačuje, že signál vzniká v oblasti, kde mají linie magnetického pole složitou geometrii a rádiová vlna prochází prostředím s proměnlivými vlastnostmi. Vědci z CSIRO, australské vědecké organizace provozující ASKAP, použili přesnou analýzu polarizace k rekonstrukci pravděpodobné konfigurace magnetického pole zdroje.
Chybějící stopa ve viditelném světle komplikuje identifikaci
Pro astronomy je obzvláště frustrující absence jakéhokoli protějšku v jiných oblastech spektra. Optické teleskopy včetně systému Gemini na Havaji nezobrazují žádného zjevného kandidáta na pozici, odkud signál přicházel. Infračervené snímky z vesmírného teleskopu rovněž nevykazují nic neobvyklého.
Pokud by ASKAP J1424 byl běžnou hvězdou nebo jasným bílým trpaslíkem, měla by být viditelná alespoň slabá stopa. Mlčení v ostatních spektrálních pásmech naznačuje velmi kompaktní systém s nízkou svítivostí, ve kterém většina energie uniká právě v rádiovém pásmu. Podobné chování bylo pozorováno u některých magnetarů, ale ne s tak dlouhou periodou.
Výzkumníci použili také rentgenové observatoře, ale ani ty nezaznamenaly žádný signál z dané oblasti. Tato absence multispektrálního protějšku výrazně komplikuje určení přesné povahy objektu a vzdálenosti k němu. Astronomové mohou zatím pouze odhadovat, že se ASKAP J1424 nachází v naší galaxii Mléčná dráha.
Proč takový signál mění pohled na dynamiku vesmíru
Po desetiletí se rádiová astronomie zaměřovala především na stabilní zdroje jako galaxie, zbytky supernov nebo kvazary. Teprve poslední roky s novou generací přístrojů ukazují, jak dynamická je obloha v rádiovém pásmu. Projekt EMU, v jehož rámci byl ASKAP J1424 objeven, se zaměřuje právě na efemérní zdroje.
Signály jako ASKAP J1424 indikují existenci celé populace objektů, které blikají ve škálách dní, hodin či minut. Objevují se, vyšlou sérii impulzů a poté na neurčitou dobu zmlknou. Tradiční pozorovací kampaně zaměřené na dlouhé expozice jedné oblasti je snadno přehlédly. Moderní teleskopy jako ASKAP nebo budoucí Square Kilometre Array mění tento přístup.
Vědci odhadují, že podobných objektů může být v galaxii tisíce, ale většina z nich zůstává nedetekována kvůli své přechodné povaze. Každý nový objev tohoto typu přispívá k pochopení toho, jak končí život hvězd a jaké jsou mezistadium mezi aktivními objekty a kompletně vyhaslými zbytky.
Nejvíce intrigující hypotéza zahrnuje dvě bílé trpaslíky
Tým analyzující data navrhl jeden z nejzajímavějších scénářů: ASKAP J1424 může být těsným binárním systémem, ve kterém obíhají kolem sebe dva bílí trpaslíci. Každý z nich je vyhořelým jádrem dřívější hvězdy podobné Slunci, stlačeným na velikost Země s hustotou tuny na krychlový centimetr.
Ve scénáři se dvěma bílými trpaslíky se magnetická pole obou složek neustále prolínají. Když systém dosáhne určité orbitální konfigurace, siločáry pole se uzavřou specifickým způsobem a objeví se intenzivní rádiová emisie. Po změně vzájemné polohy objekt zhasne. Tato hypotéza vysvětluje pravidelnost impulzů jako orbitální periodu.
Podobné systémy bílých trpaslíků byly pozorovány například v případě objektu AR Scorpii, který také vykazuje pulzující chování v rádiovém i optickém spektru. AR Scorpii má však mnohem kratší periodu kolem dvou minut a je viditelný i v optickém spektru, na rozdíl od ASKAP J1424.
Čeká se na opětovné probuzení nebo nové podobné objekty
Nejbližší roky přinesou závod mezi trpělivostí a technickými možnostmi. Astronomové plánují pravidelné přehlídky stejné oblasti radioteleskopy ASKAP a MeerKAT v Jižní Africe. Paralelně probíhají pozorování v dalších spektrálních pásmech, aby byla zachycena i sebeslabší optická stopa.
Vědci také prohledávají archivní data z různých přehlídek oblohy, zda podobné signály nebyly zaznamenány už dříve, ale přehlédnuty jako šum nebo chyba. Moderní algoritmy strojového učení umožňují efektivně analyzovat obrovské datové soubory a hledat vzorce odpovídající ASKAP J1424. Několik kandidátů již bylo identifikováno a čeká na potvrzení.
Pokud se ASKAP J1424 znovu aktivuje, série dalších impulzů umožní ověřit, zda se jeho rytmus změnil. Dokonce i malé změny periody nebo tvaru impulzu mohou prozradit, zda za to odpovídá rotace jednotlivého objektu, nebo orbitální tanec dvou hvězd. Takové informace by výrazně zúžily možné scénáře a přiblížily astronomy k definitivní odpovědi na povahu tohoto záhadného zdroje.
