Tajemniczy sygnał z kosmosu wytropiony. To „wampirzy” układ podwójny gwiazd
Astronomowie od lat łamią sobie głowy nad źródłem powtarzalnych, długookresowych sygnałów radiowych. Nowe badania wskazują winowajcę: to układ podwójny, w którym biały karzeł wysysa materię z towarzyszącej mu gwiazdy, emitując przy tym charakterystyczne impulsy.
Wyobraź sobie sygnał radiowy, który pojawia się i znika w regularnych odstępach czasu, emitując przy tym energię tysiące razy silniejszą od wszystkiego, co znamy w naszej galaktyce. Przez lata astronomowie nie wiedzieli, co jest jego źródłem. Dziś wreszcie mają trop. A jest on spektakularny: to układ podwójny gwiazd, w którym jeden z obiektów – biały karzeł – wysysa życie ze swojego gwiezdnego towarzysza.
Badanie opublikowane 1 czerwca w czasopiśmie Nature Astronomy wskazuje, że za tajemniczym sygnałem, znanym jako ASKAP J1745−5051, stoi układ zwany magnetyczną zmienną kataklizmiczną. To pierwszy raz, gdy udało się potwierdzić, że długookresowe transienty – czyli zjawiska emitujące silne i powtarzalne impulsy radiowe – pochodzą z układu, w którym jeden obiekt aktywnie przejmuje materię od drugiego.
Kosmiczna zagadka, którą rozwikłano metodą eliminacji
→ Czytaj też: Odkryto 17 cząsteczek życia wokół młodej gwiazdy. To zmienia wiedzę o początkach Ziemi
Do niedawna astronomowie mieli sporo pomysłów, co może generować takie sygnały. Podejrzewano wolno rotujące pozostałości po gwiazdach (pulsary), a nawet jądra zapadniętych gwiazd (białe karły). Jednym z tropów były układy podwójne, w których jeden obiekt krąży wokół drugiego. Brakowało jednak rozstrzygających dowodów.
Kluczem okazała się cierpliwa analiza danych z australijskiego radioteleskopu ASKAP. Kovi Rose, doktorant z Uniwersytetu w Sydney i główny autor badania, przeanalizował ponad 3 miliony źródeł radiowych i zawęził poszukiwania do około stu, których światło było spolaryzowane kołowo – czyli ukręcało się w korkociąg podczas podróży ku Ziemi. Jak sam przyznaje, dwa z nich były nietypowe. Jeden okazał się bardzo chłodnym brązowym karłem, drugi – właśnie ASKAP J1745−5051. „To było coś, czego nie mogliśmy wyjaśnić, a kiedy w końcu udało nam się to wyjaśnić, okazało się bardziej ekscytujące, niż się spodziewaliśmy” – mówi Rose w rozmowie z Live Science.
„Wampir” w gwiezdnym duecie
→ Czytaj też: Odkryto imię majańskiego matematyka-astronoma. Żył 1300 lat temu
Co sprawia, że ten konkretny sygnał jest tak wyjątkowy? Po pierwsze, jego regularność. Obserwacje w zakresie fal radiowych i rentgenowskich ujawniły, że impulsy pojawiają się co 1,3 godziny. Co więcej, maksima emisji radiowej i rentgenowskiej nie występują jednocześnie, co wskazuje, że pochodzą z różnych rejonów układu. „Widzieliście te piękne pary impulsów – puls-puls, puls-puls, a potem sygnał milkł” – opowiada Rose.
Najważniejszy trop to jednak przesunięcie częstotliwości fal radiowych: wznoszenie i opadanie, charakterystyczne dla obiektów krążących wokół wspólnego środka masy. „To był dymiący pistolet” – mówi Rose, podkreślając, że to niezbity dowód na istnienie układu podwójnego.
Mechanizm jest następujący: biały karzeł – niezwykle gęsta pozostałość po gwieździe podobnej do Słońca – grawitacyjnie przyciąga materię z towarzyszącej mu gwiazdy. Ta materia, zamiast spaść na powierzchnię karła, wpada w pole magnetyczne układu, co powoduje emisję zarówno promieniowania rentgenowskiego (gdy jest podgrzewana), jak i radiowego (gdy jej przepływ oddziałuje z liniami pola magnetycznego). To prawdziwy gwiezdny wampiryzm, i to w skali kosmicznej.
Nowa perspektywa na stare tajemnice
Odkrycie ma znaczenie wykraczające daleko poza sam ASKAP J1745−5051. Patrick Woudt, astronom z Uniwersytetu w Kapsztadzie specjalizujący się w zmiennych kataklizmicznych, nazywa je „pomostem” między tajemniczymi długookresowymi transientami a znanymi już układami gwiezdnymi. Podkreśla, że ASKAP J1745−5051 jest o kilka rzędów wielkości jaśniejszy od typowych zmiennych kataklizmicznych obserwowanych w paśmie radiowym, co rodzi nowe pytania.
Z kolei Marcin Glowacki, astronom z Królewskiego Obserwatorium w Edynburgu, podkreśla, że badanie to „daje silne powiązanie” między długookresowymi transientami a układami podwójnymi białych karłów. Zwraca uwagę na zachowanie po raz pierwszy zaobserwowane w aż tak wyraźnej formie: dryf częstotliwości sygnału w górę i w dół. To może zdradzić wiele o gęstym środowisku plazmy otaczającej gwiazdy.
„To dla innych długookresowych transientów jak Kamień z Rosetty” – mówi Rose, nawiązując do starożytnego zabytku, który pozwolił odczytać egipskie hieroglify. „Pomoże nam odszyfrować brakujące informacje w innych sygnałach, zarówno w tych kilkunastu, które już odkryliśmy, jak i tych, które dopiero odkryjemy”.
Co dalej? Nowe obserwacje i jeszcze więcej pytań
Teraz zespół Rose’a planuje szczegółowe obserwacje zachowania ASKAP J1745−5051 w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Chcą lepiej poznać mechanikę akrecji materii i charakterystykę samego układu. Odkrycie to potwierdza, że wszechświat wciąż skrywa przed nami zdumiewające mechanizmy, a pozornie niemożliwe do wyjaśnienia sygnały mają bardzo realne – i zaskakująco spektakularne – źródła.
Kiedy następnym razem naukowcy ogłoszą wykrycie tajemniczego, powtarzalnego błysku z głębi kosmosu, warto pamiętać, że za nim może stać nie tyle obca cywilizacja, co para gwiazd w makabrycznym, kosmicznym tańcu śmierci. To jednak nie czyni go mniej fascynującym.
