Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Den mest mystiske stjerne i kosmos

Kredit:Georgia State University

Rundt 5 om morgenen på en tirsdag i maj, Tabetha "Tabby" Boyajian sad og stirrede på en bærbar computer, korslagte ben på sin sofa i stuen i hendes Baton Rouge, La., hjem. Sofabordet var overfyldt med artefakter af en helnatsgæst:et tomt vinglas til at berolige hendes nerver sammen med et tomt kaffekrus for at give hende næring gennem natten.

Siden midnat, Boyajian havde downloadet og analyseret data fra Las Cumbres-teleskoperne - to på Maui, Hawaii, og to mere på den spanske ø Tenerife ud for Vestafrikas kyst - der sad trænet på en F-type stjerne, større og varmere end solen, nær stjernebilledet Cygnus.

Hun havde arbejdet hele natten, men Boyajian havde ventet på dette øjeblik i fire år. Ved 5 om morgenen, data fra teleskoperne i Maui bekræftede, hvad dem på Tenerife allerede havde sagt:Stjernen formelt kendt som KIC 8462852, nu kaldet "Tabby's Star, " var begyndt at dæmpe igen.

I de næste fem dage – mens Boyajian, hendes kolleger og en flok crowdsourcede amatørastronomer fra hele verden observerede - stjernen blev mere og mere svag.

"Jeg tror ikke, jeg har sovet i en uge, " siger Boyajian, en assisterende professor i fysik og astronomi ved Louisiana State University (LSU).

En begivenhed aldrig set på nogen stjerne i universet, det var, som om Guds hånd var blevet en kæmpe lysdæmper på himlen. Videnskaben gav ingen forklaringer på, hvad der fik stjernen til at aftage, hvor længe det ville holde, eller hvor meget lys stjernen ville miste. Efter at stjernen var falmet med 2 procent i løbet af fem dage, lysene studsede på mystisk vis langsommere, end de dæmpede.

Siden stjernens opdagelse i 2009, den unormale belysning har inspireret teorier bag dens opsigtsvækkende ulige opførsel. Når astronomer og stjernekiggere ser stjernen falme, er de vidne til følgerne af en stjerne, der fortærer sin planet? En katastrofal kollision af planeter? Eller kaster stjernens aftagende lys over den altid undvigende søgen efter intelligent liv?

Denne seneste begivenhed i en række uforklarlige udsving kunne give et svar.

Den 7. marts 2009, National Aeronautics and Space Administration (NASA) lancerede Kepler-missionen. Indtil maj 2013, Kepler-rumfartøjet overvågede konstant den samme del af himlen på jagt efter uopdagede exoplaneter - dvs. planeter, der kredser om andre stjerner end vores sol.

Mens den omfatter mindre end en tiendedel af en procent af den synlige himmel, marken under Keplers blik indeholdt mere end 150, 000 stjerner. Gennem hele sin mission, Kepler tog en måling kendt som en "lyskurve" af hver stjernes lysstyrke hvert 30. minut. Dykker i en stjernes lysstyrke, også kendt som flux, kan signalere, at en planet passerer foran den.

Lyskurver på mere end 150, 000 stjerner, fanget hver halve time i fire år, beløber sig til mere end 2,5 milliarder datapunkter om året. Computeralgoritmer kan søge i dataene efter lyskurver, der indikerer tilstedeværelsen af ​​en planet på størrelse med Jorden, der kredser om sin stjerne en gang om året, men som måske ikke opfanger planeter, hvis kredsløb varede længere end det.

mennesker, imidlertid, har unikke mønstergenkendelsesevner. Så, Boyajian og hendes kolleger ved Yale University, hvor hun dengang var postdoc, besluttede at crowdsource dataanalysen.

De startede Planet Hunters, et borgervidenskabsprojekt, hvorigennem amatørastronomer kan udvinde de data, som Kepler har fanget, for tendenser, computere ikke opdager.

Poster deres resultater på et online forum, planetjægere opdager nogle gange mønstre, der fører til opdagelsen af ​​en planet. Andre gange, de opfanger usædvanlig adfærd, der sætter visse stjerner på en observationsliste. Det var, hvad der skete, da amatørastronomen Adam Szewczyk så, at KIC 8462852 dæmpede på en måde, som planettransit ikke kunne forårsage.

Da Boyajian så indlæggene i forummet om KIC 8462852, den skeptiske videnskabsmand regnede med, at dataene måtte være forkerte. Trods alt, "Ekstraordinære påstande kræver ekstraordinære beviser, " hun siger, citerer Carl Sagan.

Når en planet passerer foran en stjerne, det blokerer kortvarigt et lille stykke af stjernens lys - mindre end en tiendedel af en procent - i et par timer. Aftegnet på en graf, at let dæmpning registreres som en smal, symmetrisk dyk i en ellers lige linje, som en istap, der dingler fra et tag. Når flere af disse dyk er registreret, et mønster dukker op, såsom en stjerne, der mister 0,08 procent af sit lys i fire timer hver 75. dag. Det er sådan planeter opdages.

"Men med denne stjerne, du har ikke den almindelige, periodiske dyk, " siger Boyajian. "Der er ingen periode, hvor du ved, at fald vil forekomme. Dyppene varer i ekstraordinært lange perioder - forskellige varigheder hver gang."

Formen af ​​dipsene på lyskurven er uregelmæssige og asymmetriske - og forskellige hver gang. Taget sammen, denne adfærd tyder næppe på, at en planet passerer foran stjernen med jævne mellemrum.

Boyajian var parat til at finde en fejl i dataene eller et teknisk problem med selve teleskopet.

"Stjerner gør det bare ikke, " hun siger.

Men i løbet af de resterende år af Kepler-missionen, teleskopet fortsatte med at registrere vilkårlige fald i flux, som blev bekræftet af flere andre rum- og landbaserede teleskoper, der pegede på stjernen. Dens lysstyrke faldt med op til 22 procent i fald, der varede alt fra fem til 80 dage. Stjernen falmede også kumulativt i løbet af de fire år. Hvad mere er, andre – omend meget omstridte – data, der er fanget gennem en anden metode før Kepler-missionen, siger, at stjernen falmede med hele 16 procent mellem 1890-1989.

Boyajian, flere dusin andre professionelle astronomer og 11 af de borgerforskere, der hjalp med at afsløre stjernen, udgav et papir om dens opdagelse i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , hvor de klogt spurgte, "Hvor er strømmen?" og inspirerede tilhængere af lyset til at kalde det "WTF-stjernen."

Boyajian antyder, at fluxen kan være skjult bag en sværm af kometer, der er faldet mod stjernen. Eller måske stenet affald, ophidset efter en slags katastrofal kollision, kunne blokere stjernens lys med disse uforudsigelige intervaller.

Men for hver af de mulige forklaringer, Boyajian og hendes kolleger foreslår i deres første opdagelsespapir, de giver solide grunde til at sætte spørgsmålstegn ved den teori.

"Der er bestemt ikke noget, vi kender til nu, der kan forklare det, " siger hun. "Naturen er meget mere kreativ, end vi er."

Kredit:Georgia State University

Måske så, men Tabby's Star har fanget fantasien hos astronomer over hele verden. Deres teorier om, hvad der blokerer stjernens lys, er intet, hvis ikke kreative.

Et hold af astronomer fra Columbia University og University of California (UC), Berkeley, siger, at Tabby's Star måske har fortæret en planet eller en måne for mere end 100 år siden. Energiindtaget fra et måltid som det ville få stjernen til at skinne klarere, hvilket ville forklare århundredet med falmning:Stjernen var ved at vende tilbage til sin oprindelige lysstyrke efter at have fordøjet måltidet.

Hvad angår de tilfældige fald i flux siden da, "Alt, der ikke helt blev ens rester af krummer fra en snack, kunne stadig kredse om stjernen og lejlighedsvis blokere dens lys, " siger astronom Jason Wright, assisterende professor i astronomi og astrofysik ved Penn State University.

Wright holder styr på de nyeste teorier på sin blog. (I øvrigt, han er den, der kaldte KIC 8462852 "Tabby's Star" i et interview med en reporter, og monikeren sidder fast. "Ja, det hele er min skyld, " indrømmer han.)

Mens den planetopslugende teori forklarer den århundredelange dæmpning og de episodiske dyk, arkitekterne bag teorien anerkender den statistiske usandsynlighed for en sådan hændelse i deres 2017-opgave i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Problemet med Tabby's Star, " siger Daryll LaCourse, amatørastronom og medforfatter til opdagelsespapiret, "er, at enhver forklaring, der ikke involverer aliens, har en eller anden form for problem, et eller andet uløst stort problem med netop den teori."

Astronomer spilder ikke deres tid på at sætte rumvæsensteorier på nogen gammel kosmisk anomali, de støder på. De gemmer disse øjenbrynshævende påstande for mærkværdigheder, der simpelthen ikke kan forklares af naturlige årsager. Det gør Tabby's Star til "det mest lovende stjerne SETI [søg efter udenjordisk intelligens] mål, der er opdaget til dato, " siger Wright i sit papir fra 2015 i Astrofysisk tidsskrift .

Wright siger en sværm af strukturer - fremmede megastrukturer, han kalder dem - bygget af andre indbyggere i vores univers kunne kredse om stjernen for at udnytte dens energi, som mennesker gør gennem solpaneler.

"Forestil dig en flok stære, der flyver foran solen, " siger han. Nogle steder ville flokken blokere solens lys; andre steder lysfingre ville stikke igennem. Som en flok fugle, dannelsen af ​​disse fremmede strukturer kan ændre sig, tager højde for de uregelmæssige lyskurver.

For at teste nogen af ​​disse hypoteser, astronomer havde brug for flere data, end Kepler-missionen leverede. De havde brug for at observere stjernen i mange år endnu og registrere mange flere dyk i flux. Men teleskoptid koster penge. Så Boyajian henvendte sig til Kickstarter, den online finansieringsplatform for kreative projekter.

"Den mest mystiske stjerne i galaksen, " lyder titlen på Boyajians kampagneside. Mere end 1, 700 bagmænd bidrog med $107, 421 til at dække overvågning af Tabby's Star over en privat, robotnetværk af teleskoper. Las Cumbres-observatoriet gav 200 timer på sine Maui- og Tenerife-teleskoper, som dækkede observation fra marts 2016 til februar 2017. Kickstarter-fondene dækkede observation derefter, som vil fortsætte til maj 2018. Data fra teleskoperne downloades til Boyajians computer, hvor hun plotter det på et diagram, så hun kan identificere, hvornår stjernens lys begynder at falde.

Det var det, der holdt hende vågen hele natten den tirsdag i maj.

Klokken 5 om morgenen da det stod klart, mistede stjernen flux, Boyajian kaldet Wright.

"Det er tid, " fortalte hun ham.

Det smukke ved videnskabelig forskning, der er blevet crowdsourcet og crowdfundet næsten fra starten, er, at Boyajian hurtigt kan sende en "alle hænder på dækket" over hele kloden til folk, der ønsker at hjælpe. Hun havde brug for støtte med det samme fra enhver, der kunne observere dykket via teleskop eller analysere de data, kikkertene producerer.

"Vi fik et fantastisk svar fra hele astronomernes samfund, kastede i observationer på teleskoper, vi ikke vidste, vi havde, folk, der tager deres egen tid til at tage observationer for os og finde ud af, hvordan man deler enorme mængder data, " hun siger.

Det er en god ting, Boyajian fik at se sit videnskabelige støttenetværk i aktion. Den vej, hun var klar til næste dukkert. I begyndelsen af ​​juni, Tabby's Star var lys igen. Derefter, 11 juni, strømmen begyndte at vende tilbage. Ligesom sidste gang, stjernen falmet med to procent, men denne gang tog falmningen og rebounding to uger.

Data indsamlet fra disse begivenheder kan hjælpe astronomer med at afgøre, om materialet, der blokerer for lyset, er fast eller diffust. Hvis materialet er fast, fremmede megastrukturer kan ikke udelukkes.

"Så længe vi ikke har en overbevisende forklaring på, hvad der foregår, og der er en mulighed for, at det, vi ser, skyldes en avanceret teknologi, vi vil helt sikkert fortsætte med at observere stjernen, " siger Andrew Siemion, direktør for UC Berkeleys SETI Research Center, der følger stjernen.

Astronomer ved Berkeleys SETI Research Center har brugt et par dusin timer på at observere Tabby's Star gennem Green Bank-teleskopet, det største fuldt styrbare radioteleskop på Jorden. I crowdsourcingens ånd, rådataene vil blive offentliggjort, så alle med færdighederne kan analysere dem for tegn på, at kommunikationsteknologi er til stede i nærheden af ​​stjernen.

Aliens, der er i stand til at bygge massive strukturer, der høster stjernens lys, ville helt sikkert have en sådan teknologi. Indtil nu, ingen tegn er blevet afsløret, men Siemion er uforfærdet.

"Der er ikke noget mere dybtgående eller grundlæggende spørgsmål, vi kan stille som videnskabsmænd eller mennesker, end om der er andet liv andre steder i universet, " siger han. "Så, så længe jeg har en god idé og midlerne til at forfølge den, Jeg vil personligt blive ved med at lede."

Siemion er ikke alene. Der er ikke en SETI-forsker derude, han siger, som ikke har set på Tabby's Star.

For nu, kosmiske sammenstød, planet-fortærende ildkugler og, Ja, selv rumvæsner er stadig på bordet - sofabordet i Boyajians stue i Baton Rouge.

Boyajian har ikke fundet ud af præcis, hvad der sker på hendes stjerne endnu, men hun ved, at hun kommer tættere på.


Varme artikler