Signal iz Mliječne staze ponavlja se svakih 84 minute. Astronomi sada znaju što ga pokreće

Iz Mliječne staze dolazi signal koji se ponavlja u gotovo savršenom ritmu, svakih 84 minute. Godinama je pripadao maloj skupini neobičnih kozmičkih signala za koje astronomi nisu imali čvrsto objašnjenje, no novi rad objavljen u časopisu Nature Astronomy sada ga povezuje s rijetkim zvjezdanim parom: bijelim patuljkom na koji prelazi materijal s crvenog patuljka.

Sustav nosi oznaku ASKAP J1745−5051, a otkriven je radioteleskopom ASKAP u Australiji, kojim upravlja CSIRO, australska nacionalna znanstvena agencija. Za astronome je važan zato što prvi put jasno pokazuje kako barem dio takozvanih dugoperiodičnih radijskih tranzijenata može nastati u bliskom dvojnom sustavu, a ne u sporoj neutronskoj zvijezdi, kako se ranije razmatralo.

Signal koji se nije uklapao u poznata objašnjenja

Dugoperiodični radijski tranzijenti jedna su od novijih zagonetki radioastronomije. Riječ je o rijetkim radijskim izbojima koji se ponavljaju u razmacima od minuta do sati, znatno sporije od tipičnih pulsarskih signala. Dosad ih je pronađeno tek oko desetak, a svaki novi primjer otvarao je isto pitanje: kakav objekt može stvarati tako spor, ali pravilan radijski ritam?

Jedna od ranih mogućnosti bila je da su izvor sporo rotirajuće neutronske zvijezde, odnosno pulsari koji se okreću znatno sporije od uobičajenih. No ta je ideja imala ozbiljnu slabost. Prema sadašnjim modelima, neutronske zvijezde s tako sporom rotacijom ne bi trebale stvarati takve radijske izboje.

ASKAP J1745−5051 sada pruža drukčiji, mnogo konkretniji trag. Signal ne dolazi iz usamljene zvijezde, nego iz sustava u kojem se dvije zvijezde nalaze u vrlo tijesnoj orbiti. U tom paru bijeli patuljak privlači materijal sa zvijezde pratilje, a isti sustav proizvodi i radijske izboje i rendgensko zračenje.

Glavni autor rada, Kovi Rose, doktorand na Školi fizike Sveučilišta u Sydneyju i istraživač povezan s CSIRO-om, rekao je da je ovo prvi put da je podrijetlo takvih signala jasno povezano s kataklizmičkom promjenjivom zvijezdom, odnosno akrecijskim bijelim patuljkom. Drugim riječima, izvor nije samo zabilježen kao neobičan radijski objekt. Astronomi sada vide zvjezdani sustav u kojem nastaje signal.

Bijeli patuljak i crveni patuljak kruže jedan oko drugoga za nešto više od sata

U središtu sustava nalazi se bijeli patuljak, ostatak zvijezde približno veličine Zemlje, ali s masom bliskom Sunčevoj. Njegov pratilac je crveni patuljak, veća, ali znatno lakša zvijezda, s oko jednom desetinom Sunčeve mase.

Dvije zvijezde nalaze se toliko blizu da jedan obilazak traje tek nešto više od sat vremena. Taj kratki orbitalni ritam vidi se i u signalu: radijski izboji i rendgensko zračenje ponavljaju se svakih 1,4 sata, odnosno svake 84 minute.

Materijal s crvenog patuljka prelazi prema bijelom patuljku i zagrijava se dok se približava gušćem zvjezdanom ostatku. Tako nastaje rendgensko zračenje. Istodobno, magnetska polja dviju zvijezda djeluju na nabijene čestice u sustavu, a u tom se području stvaraju usmjereni radijski izboji.

Posebno je zanimljivo da radijski i rendgenski signal ne dosežu vrhunac u istom trenutku. To upućuje na dvije različite zone nastanka. Rendgensko zračenje vjerojatno dolazi iz područja gdje se materijal zagrijava pri padu prema bijelom patuljku, dok radijski izboji nastaju ondje gdje se magnetska polja susreću s nabijenim materijalom u sustavu.

Zvjezdani par koji može razotkriti cijelu skupinu signala

ASKAP J1745−5051 nije važan samo zato što objašnjava jedan neobičan signal. Njegova vrijednost je u tome što astronomi u istom sustavu vide nekoliko dijelova priče: dvije zvijezde, prijenos materijala, radijske izboje, rendgensko zračenje i orbitalni ritam koji sve povezuje.

Zato ga istraživači opisuju kao svojevrsni kamen iz Rosette za dugoperiodične radijske tranzijente. Usporedba se odnosi na znameniti arheološki nalaz koji je omogućio čitanje egipatskih hijeroglifa. U ovom slučaju, ASKAP J1745−5051 može pomoći astronomima da razlikuju izvore sličnih signala i utvrde koji dolaze od pulsara, a koji od bijelih patuljaka u bliskim dvojnim sustavima.

Slični objekti već su se ranije povezivali s dvojnim zvjezdanim sustavima, ali ovaj je slučaj poseban jer se mogu jasno prepoznati obje zvijezde i proces akrecije. Akrecija je prijenos materijala prema gušćem objektu, u ovom slučaju prema bijelom patuljku.

Sustav je ujedno tek drugi poznati dugoperiodični radijski tranzijent koji redovito emitira rendgensko zračenje, a prvi kod kojega je potvrđeno što uzrokuje pravilnost signala. Ritam od 84 minute nije slučajan. Proizlazi iz gibanja dviju zvijezda koje su toliko blizu da se njihova magnetska polja i materijal koji prelazi između njih neprestano mijenjaju.

ASKAP je uhvatio signal koji bi mnogi pregledi neba propustili

Otkriće je omogućio ASKAP, radioteleskop u Zapadnoj Australiji. Njegova prednost je kombinacija velikog vidnog polja, osjetljivosti i razlučivosti, što ga čini posebno pogodnim za traženje rijetkih i neobičnih radijskih izvora.

U istraživanju su korišteni i drugi instrumenti. Tim je uključio Australia Telescope Compact Array u Australiji, MeerKAT u Južnoj Africi, optičke teleskope SOAR i Magellan u Čileu te svemirske teleskope Swift i Einstein Probe za opservacije u ultraljubičastom i rendgenskom području.

Međunarodni tim okupio je astronome iz Australije, Sjedinjenih Država, Kine, Kanade, Španjolske i Izraela. Sljedeći cilj je provjeriti pojavljuje li se isti obrazac i kod drugih dugoperiodičnih radijskih tranzijenata.

Ako se pokaže da se slični signali često rađaju u sustavima s bijelim patuljcima, potraga za njihovim izvorima više neće voditi samo prema sporim neutronskim zvijezdama. Dio neobičnih radijskih izboja iz Mliječne staze mogao bi dolaziti iz skrivenih zvjezdanih parova u kojima bijeli patuljak privlači materijal s bliskog pratioca i pretvara taj prijenos u pravilne signale koje možemo uhvatiti radioteleskopima.

Ivan Petričević

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.