Kozmički radio impulsi koji se ponavljaju svakih nekoliko minuta ili sati, poznati kao dugoperiodični tranzijenti, zbunjuju astronome još od njihova otkrića 2022. godine. Nova studija, objavljena u časopisu Nature Astronomy, mogla bi napokon unijeti jasnoću u ovaj misterij, sugerirajući da nije riječ o egzotičnoj fizici neutronskih zvijezda, već o nečem sasvim drugom.
Radio astronomi dobro su upoznati s pulsarima, vrstom brzorotirajućih neutronskih zvijezda. Promatračima sa Zemlje ti objekti izgledaju kao da pulsiraju jer snažni snopovi radio valova s njihovih polova prelaze preko naših teleskopa – baš poput kozmičkog svjetionika. Najsporiji pulsari rotiraju u samo nekoliko sekundi, što se naziva njihovim periodom. Međutim, posljednjih godina otkriveni su i dugoperiodični tranzijenti s periodima od 18 minuta pa sve do više od šest sati.
Prema svemu što znamo o neutronskim zvijezdama, one ne bi trebale moći proizvoditi radio valove dok se vrte tako sporo.
Znači li to da je fizika pogrešna?
Čini se da neutronske zvijezde ipak nisu jedini kompaktni zvjezdani ostaci u igri. Novi rad predstavlja dokaze da je najdugovječniji poznati dugoperiodični tranzijent, GPM J1839-10, zapravo bijeli patuljak koji proizvodi snažne radio snopove uz pomoć zvjezdanog pratitelja.
Bijeli patuljci kao novi pulsari
Poput neutronskih zvijezda, bijeli patuljci su ostaci mrtvih zvijezda. Iako su dimenzijama slični Zemlji, bijeli patuljci u sebi skrivaju masu ekvivalentnu našem Suncu. Do sada nije zabilježeno da usamljeni bijeli patuljak emitira radio valove, no situacija se mijenja kada su dio dvojnog sustava. Kada se nađu u bliskoj orbiti s crvenim patuljkom (zvijezdom M-tipa koja ima otprilike polovicu mase Sunca), stvaraju se uvjeti za emisiju snažnih signala. Postojanje takvih brzorotirajućih ‘pulsara bijelih patuljaka’ nije samo teorija, prvi takav slučaj astronomi su potvrdili još 2016. godine.
To nas dovodi do ključnog pitanja: jesu li ovi misteriozni izvori zapravo samo sporije verzije pulsara bijelih patuljaka? Iako je dosad otkriveno više od deset takvih objekata, njihova velika udaljenost i položaj duboko u ravnini naše galaksije otežavali su preciznu identifikaciju. Preokret se dogodio tek 2025. godine, kada su dva dugoperiodična tranzijenta neočekivano potvrđena kao dvojni sustavi koji se sastoje od bijelog i crvenog patuljka.
No, to je otkriće otvorilo više pitanja nego što je dalo odgovora. Čak i ako su neki od ovih objekata doista dvojni sustavi, emitiraju li zračenje na isti način kao njihovi brži “rođaci”? Jesu li oni koji su vidljivi isključivo u radio spektru osuđeni da zauvijek ostanu zagonetka? Astronomima je bio nužan jedinstven model koji bi objasnio obje pojave, ali i konkretan objekt s dovoljno kvalitetnih podataka na kojem bi tu teoriju mogli testirati.
Slučaj “neuništivog” signala
Odgovor je stigao s objektom GPM J1839-10, otkrivenim 2023. godine. Iako je to bio tek drugi pronađeni tranzijent s periodom od 21 minute, pokazao se jedinstvenim po svojoj dugovječnosti. Prekopavanjem arhiva, znanstvenici su njegove signale pronašli u podacima starim čak do 1988. godine. Budući da se nalazi na udaljenosti od 15.000 svjetlosnih godina, vidljiv je isključivo putem radio valova, zbog čega su stručnjaci morali detaljno analizirati njegov naizgled nasumičan i isprekidan signal.
Kako bi ga “uhvatili na djelu”, organizirali su globalnu kampanju promatranja koristeći tri teleskopa raspoređena diljem planeta: australski ASKAP, južnoafrički MeerKAT i američki VLA. Kako se Zemlja okretala, teleskopi su jedan drugome “predavali štafetu”, omogućujući neprekidno praćenje. Rezultati su bili iznenađujući: signal uopće nije bio nasumičan. Impulsi su dolazili u grupama od četiri ili pet, a te su se grupe pojavljivale u parovima s razmakom od dva sata, ponavljajući cijeli ciklus svakih devet sati.
Ovakva stabilnost snažno je upućivala na to da signal potječe iz dvojnog sustava u kojem dva tijela orbitiraju jedno drugo svakih devet sati. Precizno mjerenje tog perioda omogućilo je izračun njihovih masa, što je potvrdilo hipotezu: riječ je o paru bijelog i crvenog patuljka. Naknadna provjera arhivskih podataka pokazala je savršeno poklapanje s ovim uzorkom, omogućivši istraživačima da orbitalni period izračunaju s nevjerojatnom preciznošću od samo 0,2 sekunde.
Kozmički “otkucaji srca”
Sami radio podaci nedvojbeno potvrđuju da je GPM J1839-10 dvojni sustav, no neobičan ritam njegovih impulsa – nalik otkucajima srca – otkriva još više. Inspirirani ranijim studijama, znanstvenici su razvili model prema kojem bijeli patuljak stvara snop radio valova u trenutku kada njegov magnetski pol prolazi kroz zvjezdani vjetar susjedne zvijezde.
Promjene u poravnanju tih dvaju tijela u odnosu na Zemlju tijekom njihove orbite savršeno objašnjavaju uočeni uzorak. Ovaj model omogućio je stručnjacima da rekonstruiraju čak i geometriju sustava, uključujući udaljenost između zvijezda i njihove točne mase. Sve upućuje na to da je GPM J1839-10 karika koja je nedostajala u razumijevanju veze između dugoperiodičnih tranzijenata i pulsara bijelih patuljaka.
Opremljeni ovim novim modelom, astronomi su već uspjeli detektirati slične varijacije u visokopreciznim optičkim podacima drugih izvora, čak i tamo gdje teleskopi nisu mogli vizualno razlučiti dvije zvijezde. Iako se istraživanja o točnoj fizici ovih emisija nastavljaju, ovo je ključan korak prema razumijevanju ovih neobičnih “svemirskih svjetionika”.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
