„Bătăi cosmice de inimă” în Calea Lactee. Astronomii au descoperit sursa unor impulsuri radio stranii: „E diferit de orice știam”

În ultimul deceniu, oamenii de știință au detectat un fenomen derutant: impulsuri radio provenind din interiorul galaxiei noastre, Calea Lactee, care pulsau la fiecare două ore, asemenea unei bătăi cosmice de inimă. Exploziile radio, care durau între 30 și 90 de secunde, păreau să vină din direcția constelației Ursa Mare, unde se află Carul Mare.

Acum, astronomii au identificat originea surprinzătoare a acestor impulsuri radio neobișnuite: o stea moartă, numită pitică albă, care orbitează strâns în jurul unei mici stele pitice roșii reci. Piticele roșii sunt cel mai comun tip de stea din cosmos.

Cele două stele, cunoscute împreună sub denumirea ILTJ1101, orbitează una în jurul celeilalte atât de aproape încât câmpurile lor magnetice interacționează, emițând ceea ce este cunoscut sub numele de tranziție radio cu perioadă lungă, sau LPT. Anterior, exploziile radio lungi au fost urmărite doar până la stele neutronice, rămășițele dense lăsate în urmă după o explozie stelară colosală.

Însă descoperirea, descrisă într-un studiu publicat în jurnalul Nature Astronomy, arată că mișcările stelelor dintr-un sistem stelar binar pot, de asemenea, crea rarele LPT-uri, potrivit CNN.

„Pentru prima dată am stabilit care stele produc impulsurile radio într-o nouă și misterioasă clasă de ‘tranziții radio cu perioadă lungă’”, a declarat autoarea principală a studiului, Dr. Iris de Ruiter, cercetător postdoctoral la Universitatea din Sydney, Australia.

Observațiile fără precedent ale unor astfel de explozii radio luminoase și lungi provenind din acest sistem binar sunt doar începutul, spun astronomii. Descoperirea ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine ce tipuri de stele sunt capabile să producă și să transmită impulsuri radio prin cosmos — și, în acest caz, să dezvăluie istoria și dinamica a două stele împletite.

Blocată într-un dans stelar

Pentru a rezolva misterul Căii Lactee, de Ruiter a conceput o metodă de identificare a impulsurilor radio care durează de la câteva secunde la câteva minute în arhivele telescopului Low-Frequency Array, sau LOFAR, o rețea de radiotelescoape din toată Europa. Este cea mai mare rețea radio care operează la cele mai joase frecvențe detectabile de pe Pământ.

De Ruiter, care și-a dezvoltat metoda în timp ce era doctorand la Universitatea din Amsterdam, a descoperit un singur impuls în observațiile făcute în 2015. Apoi, concentrându-se pe aceeași porțiune de cer, a găsit alte șase impulsuri. Toate păreau să provină de la o stea pitică roșie slabă. Însă de Ruiter nu credea că steaua ar fi putut produce singură unde radio. Trebuia ca altceva să le fi declanșat.

Impulsurile diferă de exploziile rapide de radio, care sunt incredibil de luminoase și durează doar milisecunde. Aproape toate FRB-urile provin din afara galaxiei noastre și, deși unele dintre ele se repetă, multe par să fie evenimente unice, a spus de Ruiter. Exploziile rapide de radio sunt, de asemenea, mult mai luminoase.

„Impulsurile radio sunt foarte asemănătoare cu FRB-urile, dar au lungimi diferite”, a declarat coautorul studiului Charles Kilpatrick, profesor asistent de cercetare la Centrul pentru Explorare și Cercetare Interdisciplinară în Astrofizică al Universității Northwestern, într-un comunicat.

„Impulsurile au energii mult mai scăzute decât FRB-urile și durează, de obicei, câteva secunde, spre deosebire de FRB-uri, care durează milisecunde. Există încă o întrebare majoră dacă există un continuum de obiecte între tranzițiile radio cu perioadă lungă și FRB-uri sau dacă acestea sunt populații distincte.”

De Ruiter și colegii ei au realizat observații suplimentare ale stelei pitice roșii folosind telescopul Multiple Mirror Telescope de 6,5 metri de la Observatorul MMT de pe Muntele Hopkins din Arizona, precum și instrumentul LRS2 de pe telescopul Hobby-Eberly, situat la Observatorul McDonald din Munții Davis din Texas.

Observațiile au arătat că pitica roșie se mișca rapid înainte și înapoi, iar mișcarea sa se potrivea cu perioada de două ore dintre impulsurile radio, a spus Kilpatrick. Mișcarea înainte și înapoi era cauzată de gravitația altei stele care trăgea de pitica roșie. Cercetătorii au putut măsura mișcările și calcula masa stelei companion, pe care au determinat-o ca fiind o pitică albă.

Echipa a descoperit că cele două stele, situate la 1.600 de ani-lumină de Pământ, pulsau împreună în timp ce orbitau un centru comun de greutate, completând o orbită la fiecare 125,5 minute.

Decodificarea impulsurilor misterioase

Echipa de cercetare crede că există două posibile cauze ale impulsurilor. Fie pitica albă are un câmp magnetic puternic care eliberează periodic impulsurile, fie câmpurile magnetice ale piticii roșii și ale piticii albe interacționează pe măsură ce orbitează.

Echipa a planificat să observe ILTJ1101 și să studieze orice lumină ultravioletă care ar putea emana din sistem, ceea ce ar putea dezvălui mai multe despre modul în care cele două stele au interacționat în trecut. De Ruiter speră, de asemenea, ca echipa să poată observa sistemul în lumină radio și în raze X în timpul unui eveniment de impuls, ceea ce ar putea oferi indicii despre interacțiunea dintre câmpurile magnetice.

„În acest moment, impulsurile radio au dispărut complet, dar ar putea să reapară mai târziu”, a spus de Ruiter.

Echipa cercetează, de asemenea, datele LOFAR pentru a găsi alte impulsuri lungi.

„Începem să găsim câteva dintre aceste LPT-uri în datele noastre radio”, a declarat coautorul studiului Dr. Kaustubh Rajwade, radioastronom în departamentul de fizică de la Universitatea din Oxford, într-un comunicat. „Fiecare descoperire ne spune ceva nou despre obiectele astrofizice extreme care pot crea emisia radio pe care o vedem.”

Alte grupuri de cercetare au găsit 10 sisteme emițătoare de impulsuri radio lungi în ultimii ani și încearcă să determine ce le creează, deoarece impulsurile, toate originare din Calea Lactee, „sunt diferite de orice am cunoscut înainte”, a spus de Ruiter.

Spre deosebire de exploziile scurte produse de pulsari sau de stelele neutronice care se rotesc rapid, LPT-urile pot dura de la câteva secunde la aproape o oră, a spus Natasha Hurley-Walker, radioastronom și profesor asociat la Curtin University, parte a Centrului Internațional pentru Cercetare în Radioastronomie din Australia. Hurley-Walker nu a fost implicată în noul studiu.

„Ceea ce este fascinant pentru mine este că acum, că știm că aceste surse există, le găsim în date istorice care datează de decenii — erau ascunse la vedere.”

Explorarea cerului cu radiotelescoape puternice va duce doar la mai multe descoperiri incredibile, a spus ea.