Tajemnicze sygnały radiowe wreszcie wyjaśnione. Winne są wampirze gwiazdy

Od dwudziestu lat astronomowie łamali sobie głowy nad pewnym typem sygnałów radiowych. Pojawiały się regularnie, trwały od kilkunastu minut do ponad godziny, a ich źródło pozostawało niewidoczne. Dziś wiemy, że za zagadką stoją dwie gwiazdy połączone w kosmicznym tańcu śmierci. Jedna z nich to wampir.

Długie sygnały, które nie dawały spokoju

→ Czytaj też: Astronomowie rozwiązali zagadkę sygnału z kosmosu. Winny jest taniec dwóch gwiazd

Większość obiektów we wszechświecie emitujących fale radiowe robi to w krótkich, gwałtownych błyskach. Pulsary, magnetary, rozbłyski gwiazdowe – wszystko to sygnały trwające sekundy, czasem milisekundy. Tymczasem w 2005 roku odkryto klasę emisji, która łamała ten schemat: długookresowe przejściowe sygnały radiowe (long-period radio transients). Ich emisja rozciągała się na minuty, a nawet godziny. Przez lata spekulowano, że mogą pochodzić od magnetarów – silnie namagnesowanych gwiazd neutronowych. Brakowało jednak dowodów.

Przełom przyszedł dzięki australijskiemu radioteleskopowi ASKAP (Australian SKA Pathfinder). Zespół pod kierunkiem Koviego Rose’a z University of Sydney zidentyfikował źródło jednego z takich sygnałów, oznaczonego jako ASKAP J1745-5051. Okazało się, że to nie pojedyncza gwiazda, ale cały układ podwójny.

Biały karzeł i czerwony karzeł – układ wampiryczny

→ Czytaj też: Czy Ziemia przetrwa śmierć Słońca? Nowe modele dają iskrę nadziei

W centrum układu znajduje się biały karzeł – pozostałość po gwieździe podobnej do Słońca, o średnicy Ziemi, ale masie zbliżonej do naszej gwiazdy. Jego towarzyszem jest czerwony karzeł o masie zaledwie jednej dziesiątej masy Słońca. Dzieli ich zaledwie 1,4 godziny orbity, a tor lotu jest silnie eliptyczny. Gdy gwiazdy zbliżają się do siebie, pola magnetyczne obu obiektów wchodzą w interakcję.

„Długookresowe przejściowe sygnały radiowe wprawiały astronomów w zakłopotanie przez lata” – mówi Rose. „Teraz udało nam się pokazać, że źródło jednego z nich pochodzi od białego karła aktywnie ściągającego materię z gwiazdy towarzyszącej”. To właśnie ten proces – wysysanie materii z czerwonego karła – nadaje układowi miano wampirycznego.

Gdy materia spływa na białego karła, rozgrzewa się do setek tysięcy stopni, emitując promieniowanie rentgenowskie. Jednak sygnały radiowe powstają inaczej. Gdy gwiazdy są najbliżej siebie, ich pola magnetyczne „ocierają się” o siebie, wyrywając naładowane cząstki z powierzchni obu gwiazd. Cząstki te, poruszając się po liniach pola, emitują tzw. promieniowanie synchrotronowe – właśnie te długie sygnały radiowe.

Kamień z Rosetty dla astronomii fal radiowych

Co ciekawe, sygnały radiowe i rentgenowskie nie osiągają maksimum w tym samym momencie. „Emisje te są powiązane z ruchem orbitalnym układu, ale fakt, że nie peakują jednocześnie, mówi nam, że powstają w różnych regionach systemu” – wyjaśnia Rose. To kluczowa wskazówka, która pozwoli odróżniać różne typy długookresowych sygnałów.

Nie wszystkie tego typu emisje muszą pochodzić od układów podwójnych. Tylko jeden inny znany obiekt tego rodzaju emituje również promieniowanie rentgenowskie. Jednak odkrycie ASKAP J1745-5051 daje astronomom narzędzie do klasyfikacji. „Ten układ działa jak kosmiczny kamień z Rosetty” – dodaje Rose. „Może pomóc nam określić, czy inne długookresowe sygnały są bardziej podobne do pulsarów, czy do układów z białymi karłami”.

Wyniki badań opublikowano 1 czerwca w czasopiśmie Nature Astronomy. To nie tylko zamknięcie dwudziestoletniej zagadki, ale też otwarcie nowego rozdziału w badaniu najbardziej tajemniczych sygnałów z głębi kosmosu.