Sygnał z dawno niedziałającego satelity wprawia astronomów w osłupienie

Na początku jednak naukowcy myśleli, że obserwują coś egzotycznego, donosi CNN. „Byliśmy bardzo podekscytowani, myśląc, że odkryliśmy nieznany obiekt w bezpośrednim sąsiedztwie Ziemi” – wspomina Clancy James, adiunkt w Curtin Institute for Radio Astronomy na Curtin University w Australii Zachodniej.

Dane, które badał James i jego współpracownicy, pochodziły z radioteleskopu ASKAP, który składa się z 36 anten talerzowych, każda o wysokości około trzech pięter. Zazwyczaj zespół szukał w danych sygnału zwanego „szybkim rozbłyskiem radiowym” — błysku energii pochodzącego z odległych galaktyk.

„To niesamowicie silne wybuchy fal radiowych, które trwają około milisekundy” – mówi James. „Nie wiemy, co je powoduje, i próbujemy to rozgryźć, ponieważ naprawdę przeczą znanej fizyce – są tak jasne. Próbujemy również wykorzystać je do badania rozmieszczenia materii we wszechświecie”.

Według Jamesa astronomowie uważają, że te rozbłyski mogą być spowodowane przez magnetary. Te obiekty, jak wyjaśnia CNN, są bardzo gęstymi pozostałościami martwych gwiazd z silnymi polami magnetycznymi. „Magnetary są absolutnie szalone” — kontynuuje James. „To najbardziej ekstremalne rzeczy, jakie można zobaczyć we wszechświecie, zanim coś zamieni się w czarną dziurę”.

Ale sygnał wydawał się pochodzić z bardzo bliskiej odległości od Ziemi – tak bliskiej, że nie mógł być obiektem astronomicznym. „Udało nam się ustalić, że pochodził z odległości około 4500 kilometrów. I otrzymaliśmy całkiem dobre dopasowanie dla tego starego satelity o nazwie Relay 2 – istnieją bazy danych, w których można sprawdzić, gdzie powinien znajdować się konkretny satelita, a w pobliżu nie było żadnych innych satelitów” – mówi James. „Wszyscy byliśmy tym trochę rozczarowani, ale pomyśleliśmy: „Chwileczkę. Co właściwie to spowodowało?”

W 1964 roku NASA wystrzeliła na orbitę eksperymentalnego satelitę komunikacyjnego o nazwie Relay 2. Była to udoskonalona wersja Relay 1, który został wystrzelony dwa lata wcześniej i służył do przekazywania sygnałów między Stanami Zjednoczonymi a Europą oraz do transmisji Letnich Igrzysk Olimpijskich 1964 w Tokio. Zaledwie trzy lata później, po zakończeniu misji i awarii obu głównych instrumentów, Relay 2 był już kosmicznym śmieciem. Od tamtej pory krążył po naszej planecie bez celu, aż James i jego współpracownicy powiązali go z dziwnym sygnałem, który wykryli rok wcześniej.

Ale czy martwy satelita mógłby nagle powrócić do życia po dziesięcioleciach milczenia? Aby spróbować odpowiedzieć na to pytanie, astronomowie napisali artykuł na temat swojej analizy, który został opublikowany w The Astrophysical Journal Letters.

Zrozumieli, że źródłem sygnału nie była odległa galaktyczna anomalia, ale coś bliskiego, gdy zobaczyli, że obraz wytworzony przez teleskop – graficzna reprezentacja danych – był rozmazany. „Powodem, dla którego uzyskaliśmy ten rozmazany obraz, było to, że źródło znajdowało się w bliskim polu widzenia anteny – w odległości kilkudziesięciu tysięcy kilometrów” – mówi James. „Gdy masz źródło, które znajduje się blisko anteny, dociera ono nieco później do zewnętrznych anten i generuje zakrzywiony front fali, w przeciwieństwie do płaskiego, gdy jest bardzo daleko”.

Ta rozbieżność danych pomiędzy różnymi antenami skutkowała rozmazanym obrazem, dlatego aby ją wyeliminować, naukowcy wyłączyli sygnał pochodzący z zewnętrznych anten i wykorzystali wyłącznie wewnętrzną część teleskopu, która znajduje się na obszarze około 2,3 mil kwadratowych na australijskim interiorze.

„Kiedy po raz pierwszy go zauważyliśmy, wydawał się dość słaby. Ale gdy przybliżaliśmy, stawał się coraz jaśniejszy. Cały sygnał trwa około 30 nanosekund, czyli 30 miliardowych części sekundy, ale większość trwa tylko około trzech nanosekund, a to jest tak naprawdę limit tego, co może zobaczyć nasz instrument” — powiedział James. „Był około 2000 lub 3000 razy jaśniejszy niż wszystkie inne sygnały radiowe wykrywane przez nasz instrument — był zdecydowanie najjaśniejszym obiektem na niebie, tysiące razy większym”.

Naukowcy mają dwie teorie na temat tego, co mogło spowodować tak potężną iskrę. Według Jamesa główną przyczyną było prawdopodobnie nagromadzenie się elektryczności statycznej na metalowej powłoce satelity, która nagle się rozładowała.

„Zaczyna się od nagromadzenia elektronów na powierzchni statku kosmicznego. Statek kosmiczny zaczyna się ładować z powodu nagromadzenia elektronów. I ładuje się, aż będzie wystarczająco dużo ładunku, aby spowodować zwarcie jakiegoś elementu statku kosmicznego, a wtedy nagle pojawia się iskra” – wyjaśnił. „To tak, jakbyś pocierał stopy o dywan, a następnie podpalił przyjaciela palcem”.

Mniej prawdopodobną przyczyną jest zderzenie z mikrometeorytem, ​​skałą kosmiczną o średnicy nie większej niż 1 milimetr: „Mikrometeoryt uderzający w statek kosmiczny z prędkością 20 kilometrów na sekundę lub większą zasadniczo zamieniłby szczątki powstałe w wyniku zderzenia w plazmę – niewiarygodnie gorący, gęsty gaz” – mówi James. „A ta plazma mogłaby emitować krótkie serie fal radiowych.

Jednak według badania warunki musiałyby być bardzo rygorystyczne, aby taka interakcja mogła mieć miejsce z mikrometeorytami, co sugeruje, że prawdopodobieństwo, że to jest przyczyną, jest niskie. „Wiemy, że wyładowania elektrostatyczne mogą być w rzeczywistości dość powszechne” — podkreśla James. „Jeśli chodzi o ludzi, nie są one wcale niebezpieczne. Mogą jednak z pewnością uszkodzić statki kosmiczne”.

Ponieważ te emisje są trudne do śledzenia, James uważa, że ​​pojawienie się sygnału radiowego pokazuje, że naziemne obserwacje radiowe mogą wykrywać „dziwne rzeczy dziejące się z satelitami” i że naukowcy mogliby użyć znacznie tańszego i łatwiejszego do wykonania urządzenia do wyszukiwania takich zdarzeń, zamiast ogromnego teleskopu, którego używali. Spekulował również, że ponieważ Relay 2 był wczesnym satelitą, być może materiały, z których jest wykonany, są bardziej podatne na gromadzenie się ładunków elektrostatycznych niż współczesne satelity, które zostały zaprojektowane z myślą o tym problemie.

Ale świadomość, że satelity mogą zakłócać obserwacje galaktyk, również budzi obawy, wydłużając listę zagrożeń, jakie stwarzają kosmiczne śmieci. Od początku ery kosmicznej na orbitę wystrzelono prawie 22 000 satelitów, a nieco ponad połowa z nich nadal działa. Przez dziesięciolecia martwe satelity zderzały się setki razy, tworząc gęste pole szczątków i generując miliony maleńkich fragmentów, które wirują z prędkością do 18 000 mil na godzinę.

„Próbujemy zobaczyć zasadniczo nanosekundowe wybuchy promieniowania pochodzące z wszechświata, a jeśli satelity mogą to zrobić, musimy być bardzo ostrożni” – powiedział James, odnosząc się do możliwości pomylenia wybuchów satelitarnych z obiektami astronomicznymi. „W miarę wystrzeliwania coraz większej liczby satelitów tego rodzaju eksperymenty staną się trudniejsze”.

Analiza zdarzenia przeprowadzona przez Jamesa i jego zespół jest „kompleksowa i rozsądna”, powiedział James Cordes, profesor astronomii George’a Feldsteina na Uniwersytecie Cornella, który nie był zaangażowany w badanie. „Biorąc pod uwagę, że wyładowanie elektrostatyczne jest znane od dawna”, napisał w e-mailu do CNN, „sądzę, że ich interpretacja jest prawdopodobnie prawidłowa. Nie jestem pewien, czy idea mikrometeoroidu, przedstawiona w artykule jako alternatywa, wyklucza się wzajemnie. Ta druga może wywołać pierwszą”.