8 Minutės
Kiekvienas 44 minučių intervalas dangų tarsi mirkteli. Ne matoma šviesa, o suderintas radijo bangų ir X spindulių pulsas, sklindantis iš vieno, užsispyrusio šaltinio gilumoje mūsų galaktikos. Ritmas trikdo, nes jis neįsitenka į įprastas kosminių radijo šaltinių kategorijas ir verčia persvarstyti dabartines idėjas apie tranzientus.
Atranka ir atsitiktinumas tuo pačiu metu stebint
Signalas kyla iš ASKAP J1832-0911 — objekto, aptikto Australijos kvadratinio kilometro antenų takelio (Australian Square Kilometre Array Pathfinder, ASKAP), stebėjimų metu Wajarri žemėje. ASKAP užfiksavo kartojančius radijo pliūpsnius, kurių kiekvienas trunka maždaug dvi minutes ir kartojasi kas 44 minutes — ritmas, kuris priskiria šį šaltinį retai ir painiai klasei, vadinamai ilgaperiodiniais tranzientais (angl. long‑period transients, LPT).
Dangaus vaizdas, kuriame pažymėta ASKAP J1832-0911 aplinka. X spinduliai iš NASA Chandra teleskopo, radijo duomenys iš Pietų Afrikos MeerKAT radioteleskopo ir infraraudonieji duomenys iš NASA Spitzer kosminio teleskopo.
Tačiau tai, kas iš pirmo žvilgsnio buvo rūpestingas radijo fenomenas, pasirodė esąs žymiai giliau dėl laiko sutapimo. Kol ASKAP atlikinėjo plataus lauko skenavimą, NASA Chandra rentgeno observatorija tuo pačiu metu vykdė stebėjimus toje pačioje dangaus dalyje. Tyrėjai sėkmingai susiejo ASKAP radijo impulsus su Chandros X spindulių blyksniais — tai pirmasis X spindulių šaltinio aptikimas ilgaperiodinio tranziento kontekste. Tokia vienalaikė daugiajuostė detekcija suteikia naują priemonę suprasti fizinius procesus už šių neįprastų šaltinių.
Tokios vienu metu gautos daugiajuostės informacijos vertė yra didelė: ji leidžia palyginti impulsų laiko struktūras, spektrinius skirtumus ir intensyvumą, o tai yra kertinis žingsnis atsakant į klausimus apie emisijos mechanizmus ir energijos šaltinius. Be to, šis aptikimas pabrėžia, kaip svarbu sinchronizuoti radijo ir aukštos energijos observatorijų darbą — ypač kai kalbame apie retus ir trumpalaikius reiškinius galaktikoje.
Kodėl tai meta iššūkį esamoms tranzientų idėjoms
Ilgaperiodiniai tranzientai yra palyginti nauja ir keista klasė. Pirmieji šios grupės šaltiniai buvo atpažinti 2022 metais; jiems būdinga tai, kad pliūpsniai skiriasi minutėmis ar net valandomis — žymiai ilgesniais intervalais nei milisekundžių ar sekundžių skalėje stebimi pulsarai ir greitieji radijo pliūpsniai. Iki šiol kataloguose yra įrašyta vos apie dešimt LPT egzempliorių, todėl teorinių aiškinimų gausa išlieka ribota: ar tai magnetarai, egzotiški baltieji nykštukai, dvinarės sistemos, ar visiškai nauja objektų rūšis?
X spindulių aptikimas susiaurina galimybių lauką. X spinduliai yra didesnės energetinės fotonų grupės nei radijo bangos; jų buvimas rodo aukštos energijos procesus šalia karštų, kompaktiškų objektų. Tai nukreipia į kompaktinius likučius, tokius kaip magnetarai — neutroninės žvaigždės su itin stipriais magnetiniais laukais — arba į sistemas, kur kompaktinis objektas sąveikauja su kompanionu: pavyzdžiui, stipriai magnetizuotas baltasis nykštukas įtemptoje dvinarėje orbitoje. Vis dėlto nė viena iš šių tradicinių modelių kombinacijų iki galo neatitinka visų stebėjimų detalių.
Radijo ir X spindulių šviesos kreivės, parodančios, kaip ASKAP J1832-0911 pulsuojadabos abiejuose bangų ruožuose.
Pulsų dviejų minučių trukmė ir griežtas 44 minučių periodiškumas yra ypač užsispyrę pėdsakai, verčiantys pergalvoti įprastus paaiškinimus. Konkrečiai, tokio ilgio impulsai rodo, jog šaltinyje gali vykti procesai, susiję su laiko mastais, kurie nėra būdingi greitųjų radijo pliūpsnių (FRB) ar standartinių pulsarų modeliams. Be to, nuolatinis periodiškumas siūlo reguliarią mechaniką — pavyzdžiui, orbitalinį judėjimą ar reguliariai kintančią magnetinę aktyvumą — tačiau nė vienas paprastas mechanizmas kol kas neišaiškina visų stebimų savybių, įskaitant spektrinį elgesį ir energijos paskirstymą.
Spektrinė analizė ir laiko struktūros tyrimas suteikia praktinių priemonių sprendimui. Pavyzdžiui, jei X spindulių impulsas yra to paties įvykio, kuris sukelia radijo pliūpsnį, šalutinis produktas, tai reikštų sinchronizuotą, pabrėžtą energijos išsiskyrimą. Priešingu atveju, X spinduliai gali kildinti iš kito regiono ar proceso, pavyzdžiui, akrecijos disko arba šiluminio šaltinio aplink kompaktinį objektą. Tyrėjams dabar teks atidžiai palyginti laiko lagus, spektrines kreives ir pulso formą abiejose bangų juostose, kad būtų galima atskirti alternatyvias hipotezes.
Pasekmės tranzientų astronomijai ir būsimoms paieškoms
Jeigu ASKAP J1832-0911 yra pirmasis iš kelių daugiajuosčių LPT, koordinuotos stebėjimo strategijos taps būtinybe. Plataus lauko radijo apžvalgos, tokios kaip ASKAP ir Pietų Afrikos MeerKAT, gali identifikuoti kandidatus; tuomet taikytinės X spindulių observacijos — nors jos dažnai ribojamos laiko ir nukreipimo — turės didelį mokslinį grąžą, kai užfiksuos LPT veikloje. Be to, kryžminis didelių radijo katalogų ir archyvinių X spindulių duomenų suderinimas gali atskleisti anksčiau nepastebėtas atitiktis.
CSIRO ASKAP radioteleskopas Wajarri Yamaji žemėje Australijoje.
Praktiškai žvelgiant, atradimas pabrėžia globalios komandos darbo ir instrumentų komplemetariškumo vertę. ASKAP plataus kampo stebėjimai ir Chandros gilus jautrumas susijungė taip, kad nė vienas iš jų negalėtų vienas pats suteikti tokios išsamios informacijos. Ateityje kompleksinės kampanijos, jungiančios radijo, X spindulių, infraraudonąsias ir, kai įmanoma, optines observacijas, leis sukurti pilnesnį ir dinamiškesnį šių šaltinių vaizdą.
Taip pat verta pabrėžti, kad sisteminės apžvalgos ir sparčios reakcijos stebėjimų tinklai pagerins LPT aptikimo galimybes. Automatizuoti skenavimo algoritmai, tikimybiniai identifikatoriai ir dirbtinio intelekto įrankiai gali padėti išrinkti debesis duomenų, kurie verta toliau tirti intensyvesnėmis stebėjimo kampanijomis. Tokie metodai bus ne tik produktyvūs aptinkant naujus LPT, bet ir leidžiant rūšiuoti bei išsaugoti patikimas daugiajuostes atitiktis ilgesniam moksliniam analizavimui.
Galiausiai, šio atradimo didesnė reikšmė susijusi su supratimu apie kompaktinių objektų evoliuciją ir tarpusavio sąveikas. Jei dalis LPT iš tiesų bus susiję su magnetarais arba labai magnetizuotais baltųjų nykštukų sistemos atvejais, tai gali atverti naujus kelius tyrinėti magnetinių laukų vaidmenį akrecijoje, impulsų modulacijose ir energijos išsiskyrime. Tokios žinios turi įtakos ne tik radarams ir rentgeno astronomijai, bet ir platesnei teorijai apie žvaigždžių evoliuciją bei sprogimus.
Ekspertų įžvalgos
„Kai šaltinis demonstruoja tiek radijo, tiek X spindulių impulsus ilgu, reguliariu ciklu, priverčia mus pergalvoti energijos rezervuarus ir emisijos geometriją“, — sako dr. Mira Solano, astrofizikė, tyrinėjanti kompaktinius objektus. „Ar variklis sukasi? Ar kažkas juda orbitoje? O gal magnetinė veikla įsijungia ir išsijungia tarsi dangaus metronomas? Kiekviena galimybė palieka skirtingus ženklus, kuriuos galime patikrinti. Kitas žingsnis — koordinuotos kampanijos, kurios fiksuotų pilnus spektrinius momentinius vaizdus per kelis ciklus.“
Dr. Solano pabrėžia, kad siekiant išryškinti skirtumus, reikalingi ilgesni stebėjimai, palyginimai tarp skirtingų LPT ir nuosekli statistinė analizė. Tokie bandymai gali atskleisti, ar ASKAP J1832-0911 yra unikali anomalija, ar archetipinis atvejis platesnei, bet iki šiol nepastebėtai populiacijai. Taip pat svarbu įtraukti teoretikus — tik kombinavus stebėjimus ir modeliavimą įmanoma patikimai identifikuoti fizinius procesus.
Pažvelgus plačiau, Paukščių Takas vis dar slepia daug paslapčių. ASKAP J1832-0911 primena, kad net mūsų gimtoje galaktikoje pažįstami elementai — magnetizmas, kompaktiškos žvaigždės, dvinarės sąveikos — gali susiderinti į neįprastas struktūras, kurios pirma apgaubia savo prigimtimi. Vienintelis kelias atskleisti tikrąją prasmę — klausytis spektre, sekti sutapimus ir leisti duomenims priversti teoriją prisitaikyti. Kas žino — šis pastovus, 44 minučių signalas gali būti pirmasis žodis naujame skyriuje apie tai, kaip žvaigždės miršta, sąveikauja ir švytėja.
Kaip toliau judėti praktikoje: mokslininkų bendruomenė gali sukurti specializuotus monitoringo tinklus, kurių tikslas būtų automatiškai aptikti pasikartojančius impulsus ilgesniais laiko intervalais. Tokie tinklai galėtų naudoti prasmingus filtrus — pavyzdžiui, atsižvelgti į pulso trukmę, periodiškumą ir spektrinį profilį — kad sumažintų klaidingų teigiamų aptikimų skaičių. Be to, tarpdisciplininis bendradarbiavimas tarp radijo, X spindulių ir teorinės bendruomenės pagreitintų modelių tikrinimą ir naujų paaiškinimų atsiradimą.
Galiausiai, finansavimas ir instrumentų prieinamumas liks kertiniu veiksniu. Ilgalaikės observing kampanijos ir archyvinių duomenų peržiūra reikalauja tiek laiko, tiek resursų, tačiau jų grąža — naujos fizikos atskleidimas — gali būti reikšminga. ASKAP J1832-0911 primena, kad verta investuoti į daugiakanalę astronomiją ir globalius stebėjimų tinklus, jei siekiame suprasti retesnius, bet fundamentalius reiškinius mūsų Visatoje.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą