Astronomai aptiko neįprastą dangaus objektą, kuris maždaug kas 7,9 minutės pasiųsdavo itin trumpą radijo signalą. Vienas impulsas trukdavo trumpiau nei keturias sekundes, o tokie „dūžiai“ kartodavosi apie šešias valandas, po to šaltinis nutildavo daugiau nei parai.
Šį keistą ritmą mokslininkai susiejo su žvaigždės liekana – baltąja nykštuke, kartais vadinama „zombio žvaigžde“. Ji skrieja poroje su į Saulę panašia žvaigžde, o būtent kaimynė gali paaiškinti, kodėl radijo signalai yra tokie reguliarūs ir kodėl jie pasirodo tik tam tikrais laiko „langais“.
Objektas pavadintas GPM J071507−114153 (trumpiau – J0715−1141). Pirmą kartą jis pastebėtas 2024 metų gruodžio 4 dieną, kai Australijoje esantis „Murchison Widefield Array“ radijo teleskopas užfiksavo ypač trumpus, bet stebėtinai tiksliai pasikartojančius impulsus Paukščių Take.
Toks periodiškumas tapo svarbia užuomina: įprastos žvaigždės taip greitai suktis negali, todėl signalų šaltinis turėjo būti itin kompaktiškas. Pagrindiniai kandidatai buvo du – neutroninė žvaigždė arba baltoji nykštukė, t. y. žvaigždės branduolio „likutis“, kai ji baigia savo aktyvų gyvenimą.
The „zombio žvaigždė“, kuri nenutyla
Per kelis vėlesnius mėnesius užfiksuota 214 impulsų, o papildomi stebėjimai, atlikti Pietų Afrikos „MeerKAT“ radijo teleskopu, leido tiksliau nustatyti signalų kilmę ir jų atvykimo laiką. Tuomet išryškėjo dar vienas dėsningumas: be maždaug 7 minučių 54 sekundžių ritmo, buvo matomas ir lėtesnis ciklas.
Maždaug kas 32,5 valandos radijo signalai tapdavo aptinkami maždaug šešių valandų intervale, o likusiu metu šaltinis radijo stebėjimuose dažniausiai „dingdavo“. Tyrėjams tai atrodė kaip ženklas, kad objektas nėra vienišas – jo aktyvumas gali priklausyti nuo judėjimo poroje.
Baltosios nykštukės kartais vadinamos „zombio žvaigždėmis“, nes jos nebegamina energijos įprasta branduoline sinteze, tačiau išlieka karštos, tankios ir gali demonstruoti neįprastą elgesį. Ilgainiui tokia žvaigždės evoliucijos baigtis laukia ir Saulės – tik tai įvyks po milijardų metų.
Ką parodė stebėjimai matomoje šviesoje
Kad geriau suprastų sistemą, mokslininkų komanda, vadovaujama Curtin universiteto tyrėjo Samuelio J. McSweeney, pasitelkė Havajuose esantį „Keck“ observatorijos teleskopą. Skirtingai nei radijo teleskopai, jis leido pažvelgti į sistemą matomoje šviesoje.
Spektroskopijos duomenys parodė, kad matomas sistemos objektas yra G tipo žvaigždė – labai panaši į mūsų Saulę. Pačios baltosios nykštukės matomoje šviesoje pamatyti nepavyksta, nes ji per blanki, tačiau jos egzistavimą išduoda radijo impulsai.
Skaičiavimai leidžia manyti, kad ši į Saulę panaši žvaigždė yra maždaug 94 proc. Saulės masės, o jos paviršiaus temperatūra siekia apie 5 500 Kelvinų. Tyrėjai daro išvadą, kad porą sudaro baltoji nykštukė ir į Saulę panaši žvaigždė, kurios viena aplink kitą apsisuka maždaug per 1,35 dienos.
Taip paaiškinami du „laikrodžiai“: maždaug aštuonių minučių ritmas siejamas su baltosios nykštukės sukimusi, o 32,5 valandos – su poros orbitos periodu. „Tai pirmas kartas, kai impulsai pakankamai aiškūs, kad matytume baltosios nykštukės judėjimą orbitoje aplink savo palydovę, todėl žinome, kad pulsacijos kyla iš srities prie baltosios nykštukės arba galbūt net iš jos pačios“, – teigė darbo autorius dr. Sam McSweeney.
Radijo impulsai gali atskleisti audras kitoje žvaigždėje
Dar įdomesnė dalis – ką šie signalai gali pasakyti apie į Saulę panašią žvaigždę. Mūsų Saulę supa itin karštos, elektriškai įkrautos plazmos atmosfera – vainikas (korona), kurį formuoja magnetiniai laukai, sukeliantys žybsnius ir dalelių pliūpsnius.
Mokslininkai svarsto, kad panašų magnetinį aktyvumą gali turėti ir J0715−1141 sistemos gyvoji žvaigždė, o baltosios nykštukės radijo impulsai, keliaudami link Žemės, gali pereiti per šią magnetinę aplinką. Vienas argumentų – pastebėta, kad signalų poliarizacija kito priklausomai nuo žvaigždžių padėties orbitoje.
Magnetizuota plazma gali „pasukti“ radijo bangų poliarizaciją per reiškinį, vadinamą Faradėjaus rotacija. Todėl impulsai gali tapti tarsi zondais, leidžiančiais netiesiogiai tirti tolimos žvaigždės išorinę atmosferą ir dideles magnetines struktūras, panašias į Saulės protuberantus.
„Papildomai matėme, kad baltoji nykštukė slinko už srities su stipriu magnetiniu lauku – greičiausiai tai ‘žvaigždinis protuberantas’, didelė plazmos kilpa, kylanti nuo žvaigždės paviršiaus“, – sakė bendraautorė profesorė Natasha Hurley-Walker. Ji pridūrė, kad įspūdinga vien radijo bangomis aptikti audras žvaigždėje, esančioje už daugiau nei 5 000 šviesmečių.
Didžiausia mįslė dar neišspręsta
Nors sistemos sandara dabar aiškesnė, lieka esminis klausimas: kas tiksliai sukuria tokius galingus, itin reguliarius radijo impulsus? J0715−1141 priskiriamas prie naujai išryškėjančios objektų grupės, vadinamos ilgaperiodžiais tranzientais – jie skleidžia intensyvius, dažnai stipriai poliarizuotus signalus kas kelias minutes ar net rečiau.
Kol kas žinoma tik apie keliolika tokių objektų, todėl jų fizika nėra iki galo suprasta, o patys šaltiniai tarpusavyje gali būti gana skirtingi. Viena idėjų baltosioms nykštukėms – kad radijo spinduliuotę sukuria sąveika tarp besisukančios nykštukės magnetinio lauko ir medžiagos, kurią galėtų „patiekti“ palydovė, tačiau tai dar toli gražu nėra įrodyta.
Mokslininkai taip pat svarsto, kaip ši artima pora galėjo susiformuoti: baltosios nykštukės „protėvis“ veikiausiai buvo išsipūtęs milžinas, kuris tam tikru evoliucijos etapu apgaubė kaimynę bendru dujų apvalkalu. Tokia sąveika galėjo smarkiai sumažinti orbitą, o vėliau apvalkalas buvo išmestas į kosmosą.
Tyrimo autoriai tikisi, kad jautresni būsimi radijo stebėjimai, ypač su „Square Kilometre Array“ teleskopais, padės aptikti daugiau panašių šaltinių. Kiekvienas jų gali priartinti prie atsakymo, kodėl kai kurios žvaigždžių liekanos ne „užgęsta“ tyliai, o tampa savotiškais švyturiais, leidžiančiais tirti net ir jų kaimynių kosminį „orą“.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Astronomy“.