Οι αστρονόμοι βρήκαν ένα μυστηριώδες μοτίβο επαναλαμβανόμενων κοσμικών σημάτων σε ένα ασυνήθιστο ζευγάρι άστρων, παρέχοντας τα ισχυρότερα στοιχεία μέχρι τώρα για την πηγή ενός από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα της αστρονομίας.
Η ανακάλυψη έγινε από μια διεθνή ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϋ χρησιμοποιώντας το ραδιοτηλεσκόπιο ASKAP της CSIRO. Τα ευρήματά τους εντοπίζουν την πηγή μιας σπάνιας κατηγορίας αντικειμένων γνωστών ως ραδιομεταβατικά μακράς περιόδου, μυστηριώδεις εκρήξεις ραδιοκυμάτων που προβληματίζουν τους αστρονόμους από τότε που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά σε λίγα μόνο σημεία στον Γαλαξία μας.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται Αστρονομία της Φύσης.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Covey Rose, διδακτορικός φοιτητής στη Σχολή Φυσικής του Σίδνεϊ και στο Πανεπιστήμιο CSIRO, είπε ότι η ομάδα κατάφερε τελικά να συνδέσει ένα από αυτά τα μυστηριώδη σήματα με έναν συγκεκριμένο τύπο αστρικού συστήματος.
«Για πρώτη φορά εντοπίσαμε την πηγή αυτών των σημάτων, επιβεβαιώνοντας την πηγή ως μια «κατακλυσμική μεταβλητή» ή ένα λευκό άστρο νάνου», είπε ο κ. Ρόουζ.
«Οι ραδιοφωνικές μεταβατικές καταστάσεις μεγάλης περιόδου προβληματίζουν τους αστρονόμους εδώ και χρόνια», είπε ο κ. Ρόουζ. “Βρήκαμε μόνο μια ντουζίνα, και η προέλευσή τους ήταν ασαφής. Τώρα, μπορέσαμε να δείξουμε ότι η προέλευση ενός από αυτά τα παροδικά προέρχεται από έναν λευκό νάνο που τραβούσε ενεργά υλικό από ένα συνοδό αστέρι.”
Αποκαλύφθηκε σπάνιο σύστημα λευκού νάνου
Το πρόσφατα αναγνωρισμένο σύστημα, γνωστό ως ASKAP J1745−5051, αποτελείται από έναν λευκό νάνο και έναν κόκκινο νάνο παγιδευμένο σε μια εξαιρετικά κοντινή τροχιά. Ένας λευκός νάνος είναι το πυκνό υπόλειμμα ενός ετοιμοθάνατου αστέρα, περίπου στο μέγεθος της Γης, αλλά με μάζα συγκρίσιμη με τον Ήλιο. Ο σύντροφός του είναι ένας πολύ μεγαλύτερος αλλά λιγότερο πυκνός κόκκινος νάνος αστέρι που περιέχει περίπου το ένα δέκατο της μάζας του Ήλιου.
Τα δύο αστέρια περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο σε μόλις μία ώρα.
Όταν ο λευκός νάνος τραβάει αέριο από τον σύντροφό του, το υλικό θερμαίνεται και εκπέμπει ακτίνες Χ. Ταυτόχρονα, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του μαγνητικού πεδίου του άστρου παράγουν ισχυρές ραδιοεκρήξεις. Μαζί, αυτές οι εκπομπές επαναλαμβάνονται σε κανονικό κύκλο κάθε 1,4 ώρες.
«Αυτές οι εκπομπές συνδέονται όλες με την τροχιακή κίνηση του συστήματος», είπε ο κ. Rose. «Αλλά είναι ενδιαφέρον ότι τα σήματα ραδιοφώνου και ακτίνων Χ δεν κορυφώνονται ταυτόχρονα, κάτι που μας λέει ότι παράγονται σε διαφορετικές περιοχές του συστήματος».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ραδιοκύματα παράγονται πιθανότατα εκεί όπου τα μαγνητικά πεδία του αστεριού συγκρούονται και αλληλεπιδρούν με ρεύματα φορτισμένης ύλης που ρέουν προς τον λευκό νάνο. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια σταθερή εστία ακτινοβολίας που διέρχεται από το διάστημα.
Επίλυση του μυστηρίου των μεταβατικών ραδιοκυμάτων μεγάλης περιόδου
Όταν ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά ραδιομεταβατικά μακράς περιόδου, πολλοί αστρονόμοι υποψιάστηκαν ότι μπορεί να ήταν ασυνήθιστα αργά αστέρια νετρονίων γνωστά ως πάλσαρ. Ωστόσο, τα υπάρχοντα μοντέλα υποδηλώνουν ότι τα αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται αργά δεν θα είναι σε θέση να παράγουν αυτά τα σήματα.
Νέα ευρήματα υποστηρίζουν μια διαφορετική ερμηνεία. Τουλάχιστον ορισμένα ραδιομεταβατικά μακράς περιόδου προέρχονται από δυαδικά συστήματα αστεριών που περιλαμβάνουν λευκούς νάνους.
“Μερικά παρόμοια αντικείμενα έχουν συσχετιστεί με δυαδικά συστήματα στο παρελθόν, αλλά αυτό είναι το πρώτο όπου μπορούμε να δούμε τόσο το αστέρι όσο και τη διαδικασία προσαύξησης σε δράση”, δήλωσε ο καθηγητής Murphy, Επικεφαλής της Σχολής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϋ και κύριος ερευνητής του Κέντρου Αριστείας ARC για την Ανακάλυψη Βαρυτικών Κυμάτων (OzGrav).
Το σύστημα είναι το δεύτερο γνωστό ραδιοπαροδικό μακράς περιόδου που βρέθηκε ότι παράγει κανονικές ακτίνες Χ. Αυτή είναι η πρώτη περίπτωση όπου οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν ακριβώς τι προκαλεί την περιοδική συμπεριφορά.
Μια κοσμική πέτρα ροζέτα
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το ASKAP J1745−5051 θα μπορούσε να γίνει ένα σημαντικό αντικείμενο αναφοράς για την κατανόηση άλλων μυστηριωδών ραδιομεταπτώσεων.
Το σύστημα ανακαλύφθηκε χρησιμοποιώντας το ASKAP, ένα ραδιοτηλεσκόπιο που ανήκει και λειτουργεί από την εθνική επιστημονική υπηρεσία της Αυστραλίας CSIRO. Το ASKAP συνδυάζει ευρύ οπτικό πεδίο, υψηλή ανάλυση και εξαιρετική ευαισθησία, καθιστώντας το ιδιαίτερα αποτελεσματικό στην ανίχνευση μη φυσιολογικών σημάτων που διαφορετικά θα μπορούσαν να περάσουν απαρατήρητα.
“Αυτό το σύστημα μας δίνει έναν τρόπο να αποκωδικοποιήσουμε αυτά τα σήματα. Θα μπορούσε να μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε εάν άλλα μεταβατικά μακράς περιόδου λειτουργούν σαν πάλσαρ ή συστήματα λευκών νάνων, όπως μια αστρική πέτρα Ροζέτα”, είπε ο κ. Ρόουζ, αναφερόμενος σε αρχαιολογικά αντικείμενα που ανακαλύφθηκαν στην Αίγυπτο και βοήθησαν στη μετάφραση αρχαίων ιερογλυφικών.
Πέρα από τη βοήθεια στην εξήγηση μυστηριωδών ραδιοφωνικών σημάτων, το σύστημα δίνει επίσης στους επιστήμονες μια σπάνια ευκαιρία να μελετήσουν ακραίες φυσικές συνθήκες που δεν μπορούν να αναδημιουργηθούν σε εργαστήρια στη Γη.
«Αυτά τα συστήματα είναι φυσικά εργαστήρια», είπε ο κ. Ρόουζ. «Μας επιτρέπουν να δοκιμάσουμε την κατανόησή μας για το πώς συμπεριφέρεται η ύλη κάτω από ισχυρά μαγνητικά πεδία και έντονες βαρυτικές δυνάμεις».
Σχεδιάζονται μελλοντικές παρατηρήσεις
Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει τη μελέτη του συστήματος χρησιμοποιώντας ραδιόφωνα, οπτικά τηλεσκόπια και τηλεσκόπια ακτίνων Χ. Συνδυάζοντας παρατηρήσεις σε διαφορετικά μήκη κύματος, ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα πώς παράγονται αυτά τα σήματα και αν παρόμοιες διεργασίες μπορούν να εξηγήσουν τον μεγαλύτερο πληθυσμό ραδιομεταβατικών μακράς περιόδου.
«Κάθε νέα ανακάλυψη μας βοηθά να συνθέσουμε τη μεγαλύτερη εικόνα», είπε ο κ. Ρόουζ. «Μόλις αρχίζουμε να κατανοούμε αυτή τη νέα κατηγορία κοσμικών φαινομένων».
Η διεθνής συνεργασία περιελάμβανε ερευνητές από την Αυστραλία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Κίνα, τον Καναδά, την Ισπανία και το Ισραήλ. Οι παρατηρήσεις έγιναν χρησιμοποιώντας το ASKAP και το Australia Telescope Compact Array της CSIRO στην Αυστραλία, το ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT στη Νότια Αφρική, τα οπτικά τηλεσκόπια SOAR και Magellan στη Χιλή και τα διαστημικά παρατηρητήρια Swift (UV/X) και Einstein Probe (ακτίνες Χ).
Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά ενδιαφέροντα. Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Κέντρο Αριστείας του Αυστραλιανού Ερευνητικού Συμβουλίου για την Ανακάλυψη Βαρυτικών Κυμάτων (OzGrav), η NASA, ο Alfred P. χορηγήθηκε από το Ίδρυμα Sloan, τον καθηγητή Harry Messel Research Fellowship in Physics Endowment, το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Ερευνών και το Συμβούλιο Υποτροφιών της Κίνας.
