Μυστηριώδη σήματα από το Διάστημα: Οι επιστήμονες ίσως βρήκαν επιτέλους την απάντηση

Για χρόνια, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να λύσουν το μυστήριο πίσω από τα παράξενα, επαναλαμβανόμενα σήματα που φτάνουν στη Γη από τα βάθη του σύμπαντος.

Μια νέα ανακάλυψη γύρω από τη συμπεριφορά των άστρων φαίνεται πως ρίχνει επιτέλους φως σε αυτό το κοσμικό αίνιγμα.

Ένα ζευγάρι αλληλεπιδρώντων αστέρων ίσως βοηθήσει τους αστρονόμους να αποκωδικοποιήσουν μια σπάνια κατηγορία επαναλαμβανόμενων εκλάμψεων ραδιοκυμάτων.

Η πηγή ASKAP J1745, μια νέα εστία επαναλαμβανόμενων εκλάμψεων ραδιοκυμάτων που εντοπίστηκε πρόσφατα, φαίνεται να προέρχεται από δύο αστέρια που βρίσκονται σε στενή τροχιά το ένα γύρω από το άλλο.

Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι προσπαθούν να εξηγήσουν τις παράξενες ραδιοεκπομπές που είναι γνωστές ως «μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου» (long-period transients), οι οποίες επαναλαμβάνονται με αργό ρυθμό σε σύγκριση με πολλές άλλες ραδιοπηγές.

Τα σήματα αυτά εντοπίστηκαν αρχικά τυχαία, καθώς τα τηλεσκόπια σάρωναν ευρείες περιοχές του ουρανού.

Ένας σπάνιος κοσμικός γρίφος στο μικροσκόπιο

Μέχρι στιγμής έχουν εντοπιστεί μόλις περίπου δώδεκα από αυτές τις ασυνήθιστες πηγές, και η προέλευσή τους παραμένει ελάχιστα κατανοητή.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, οι επιστήμονες αναφέρουν την πρώτη ανίχνευση εκλάμψεων τόσο ραδιοκυμάτων όσο και ακτίνων Χ, οι οποίες επαναλαμβάνονται σε πλήρη συγχρονισμό με κάθε τροχιά.

Η «Στήλη της Ροζέτας» της σύγχρονης αστροφυσικής

Η πηγή ASKAP J1745 ξεχωρίζει επειδή οι αστρονόμοι κατάφεραν να αναγνωρίσουν τι την προκαλεί, σε αντίθεση με τα 10 από τα 12 γνωστά μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου.

Είναι επίσης ιδιαίτερα πολύτιμη επειδή παρατηρήθηκε από πολλά τηλεσκόπια, τα οποία ανιχνεύουν διαφορετικούς τύπους φωτός. Μεταφέροντας το ίδιο μήνυμα σε τρεις διαφορετικές γραφές, η περίφημη Στήλη της Ροζέτας βοήθησε κάποτε τους μελετητές να αποκρυπτογραφήσουν τα αρχαία αιγυπτιακά ιερογλυφικά.

Με παρόμοιο τρόπο, αυτές οι επιπλέον πληροφορίες που ανακαλύψαμε για την ASKAP J1745 θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα το μυστήριο όλων των μεταβατικών φαινομένων μακράς περιόδου.

Πώς είναι τα μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου;

Τα μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου είναι αντικείμενα στο διάστημα που παράγουν λαμπρές, επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις φωτός στα μήκη κύματος των ραδιοκυμάτων. Ελάχιστα είναι γνωστά για την προέλευση των περισσότερων από αυτά.

Επιπλέον, πολλά έχουν ανακαλυφθεί κοντά στην γεμάτη σκόνη περιοχή στο κέντρο του γαλαξία μας, με αποτέλεσμα να είναι δύσκολο να εντοπιστούν από τηλεσκόπια ορατού φωτός. Ακόμη και με μόλις δώδεκα από αυτές τις παράξενες πηγές να έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής, φαίνεται πως εμφανίζονται σε διάφορες μορφές και μεγέθη.

Οι εκλάμψεις ραδιοκυμάτων τους επαναλαμβάνονται σε χρονικές κλίμακες που κυμαίνονται από λεπτά έως ώρες. Ορισμένες από αυτές τις πηγές παράγουν τακτικούς παλμούς για περισσότερα από 30 χρόνια, ενώ άλλες «σβήνουν» για μέρες ή βυθίζονται σε μόνιμη ραδιοσιωπή.

Από πού προέρχονται;

Οι αστρονόμοι αρχικά πίστευαν ότι τα μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου ήταν απλώς αστέρες νετρονίων με πολύ αργή περιστροφή, γνωστοί ως πάλσαρ. Πρόκειται για τους ταχέως περιστρεφόμενους, πυκνούς πυρήνες που απομένουν μετά τις εκρήξεις σουπερνόβα (υπερκαινοφανών) μαζικών άστρων.

Οι πρώτες από αυτές τις μεταβατικές ραδιοπηγές που ανακαλύφθηκαν επαναλάμβαναν το σήμα τους περίπου κάθε 20 λεπτά. Αυτός ο ρυθμός είναι πολύ πιο αργός από τον μέσο όρο ενός πάλσαρ, ο οποίος επαναλαμβάνεται κάθε λίγα δευτερόλεπτα.

Επιπλέον, όταν η περιστροφή των πάλσαρ επιβραδύνεται, κανονικά θα έπρεπε να σταματούν να παράγουν ραδιοκύματα. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα έπρεπε να βλέπουμε εκλάμψεις ραδιοκυμάτων από αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται τόσο αργά.

Έτσι, οι αστρονόμοι εξέτασαν άλλες θεωρίες που αφορούν τους λευκούς νάνους – τους πυρήνες νεκρών άστρων μικρότερης μάζας που ψύχονται αργά. Πρόσφατα, ανακαλύψαμε ορισμένα μεταβατικά φαινόμενα μακράς περιόδου σε διπλά συστήματα (δύο αστέρια σε στενή τροχιά), με ενδείξεις για την ύπαρξη τόσο ενός λευκού νάνου όσο και ενός κόκκινου νάνου χαμηλότερης μάζας.

Η ανακάλυψη του ASKAP J1745

Το ASKAP J1745 είναι ένα νέο μεταβατικό φαινόμενα μακράς περιόδου που εντοπίσαμε με το ραδιοτηλεσκόπιο ASKAP, το οποίο ανήκει και λειτουργεί υπό τον CSIRO, τον εθνικό επιστημονικό οργανισμό της Αυστραλίας.

Είναι η πρώτη από αυτές τις παράξενες πηγές που αναγνωρίσαμε ως «κατακλυσμικό μεταβλητό αστέρα» (cataclysmic variable). Οι κατακλυσμικοί μεταβλητοί αστέρες είναι συστήματα που αποτελούνται από δύο άστρα –το ένα εκ των οποίων είναι λευκός νάνος– τα οποία κινούνται σε τόσο κοντινή τροχιά μεταξύ τους ώστε να αλληλεπιδρούν.

Εάν τα άστρα βρίσκονται σε αρκετά μικρή απόσταση, η βαρύτητα του λευκού νάνου μπορεί να έλξει (ή να «συσσωρεύσει») υλικό από το άλλο άστρο. Γι’ αυτόν τον λόγο, τα συστήματα αυτά είναι επίσης γνωστά ως «διπλά συστήματα συσσώρευσης λευκών νάνων».

Ένα άλλο μεταβατικό φαινόμενο μακράς περιόδου ανακαλύφθηκε πρόσφατα με εκλάμψεις ακτίνων Χ, οι οποίες επαναλαμβάνονται με την ίδια ακριβώς περιοδικότητα όπως και τα ραδιοκύματα. Ωστόσο, η προέλευση αυτών των εκλάμψεων και ο κοινός χρονισμός τους παρέμεναν ασαφή.

Τώρα, για πρώτη φορά, συνδυάσαμε παρατηρήσεις από ραδιοτηλεσκόπια, τηλεσκόπια ακτίνων Χ και οπτικά τηλεσκόπια για να ανακαλύψουμε ότι το ASKAP J1745 παράγει εκλάμψεις τόσο ακτίνων Χ όσο και ραδιοκυμάτων με κάθε τροχιά των δύο άστρων του. Σε αυτά τα συστήματα ταχείας τροχιάς, θεωρείται ότι το φως των ακτίνων Χ προέρχεται από το υλικό που θερμαίνεται καθώς ρέει προς τον λευκό νάνο.

Οι λαμπρές εκλάμψεις ραδιοκυμάτων αποτελούσαν έναν μεγαλύτερο γρίφο. Ωστόσο, η γνώση ότι πρόκειται για ένα διπλό σύστημα συσσώρευσης υλικού μάς βοήθησε να ξεδιαλύνουμε την κατάσταση.

Ο τύπος του παλμικού ραδιοκυματικού φωτός που ανιχνεύσαμε προκαλείται συνήθως από την αλληλεπίδραση ενεργειακών σωματιδίων με ισχυρά μαγνητικά πεδία. Στην προκειμένη περίπτωση, έχουμε τον τέλειο συνδυασμό: Δύο άστρα με ισχυρά μαγνητικά πεδία (συνήθως χιλιάδες φορές ισχυρότερα από εκείνα ενός μαγνητικού τομογράφου), με φορτισμένα σωματίδια να ρέουν προς τον λευκό νάνο από το άλλο άστρο.

Τι σημαίνει αυτό για το μέλλον της αστρονομίας

Η ανακάλυψη αυτή είναι μοναδική επειδή διαθέτουμε περισσότερες πληροφορίες και σε περισσότερα διαφορετικά μήκη κύματος από ό,τι για οποιοδήποτε άλλο μεταβατικό φαινόμενο μακράς περιόδου στο παρελθόν.

Όπως ακριβώς η Στήλη της Ροζέτας αποτέλεσε το κλειδί για την αποκωδικοποίηση των αρχαίων αιγυπτιακών συμβόλων, έτσι και το ASKAP J1745 θα είναι καθοριστικό για την αποκρυπτογράφηση της προέλευσης άλλων μεταβατικών ραδιοπηγών μακράς περιόδου, για τις οποίες δεν διαθέτουμε πληροφορίες σε άλλα μήκη κύματος.

Το ASKAP J1745 είναι το πρώτο μεταβατικό φαινόμενο μακράς περιόδου που παρουσιάζει σημάδια συσσώρευσης υλικού σε ολόκληρο το φάσμα του φωτός, από τα ραδιοκύματα και το ορατό φως μέχρι τις ακτίνες Χ.

Αυτή η ροή φορτισμένου υλικού αποτελεί ένα κρίσιμο συστατικό για τη δημιουργία των ραδιοκυμάτων που ανιχνεύουμε από αυτά τα συστήματα. Η εξερεύνηση του μηχανισμού που παράγει τις εκλάμψεις ραδιοκυμάτων μακράς περιόδου μάς προσφέρει ένα νέο «εργαστήριο» για να μελετήσουμε ακραία φαινόμενα της φυσικής, όπως οι ροές πλάσματος και τα μαγνητικά πεδία, σε συνθήκες που είναι αδύνατον να αναπαράγουμε στη Γη.