دانمشندان منشأ یک فوران رادیویی سریع را از اعماق کیهان شناسایی کردند
دانشمندان موفق شدند منشأ یک فوران رادیویی سریع را در کهکشانی مشابه راه شیری شناسایی کنند و به جزئیات بی‌نظیری درباره‌ی این رویدادهای عظیم کیهانی دست یابند.
سال گذشته بود که طی ۹۲ ساعت رصد، یک «انفجار رادیویی سریع» (FRB) و تکرارشونده با ۱۸۶۳ انفجار در طول ۸۲ ساعت شناسایی شد. این رفتار بیش‌فعالانه به دانشمندان امکان داد تا نه تنها کهکشان میزبان را شناسایی کنند، بلکه منشأ دقیق این رویداد را هم تشخیص دهند.
این جرم که FRB 20201124A نام دارد، با «تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری» یا «فست» (FAST) در چین شناسایی شد و نتایج بررسی آن طی مقالاتی در نشریات «نیچر» (Nature) و «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) منتشر شده است.
تاکنون بیشتر شواهد به یک مگنتار که یک ستاره‌ی نوترونی با میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی است، به‌عنوان منبع انتشار چنین فوران‌های رادیویی سریع اشاره دارند.
اگر FRB 20201124A واقعا از یکی از این اجرام سرکش کیهانی سرچشمه گرفته باشد، یک نمونه‌ی غیرمعمول از آن‌هاست به نحوی که طبق گفته‌ی «بینگ ژانگ» (Bing Zhang) اخترفیزیکدان دانشگاه نوادا لاس وگاس «این مشاهدات دانش ما را متحول می‌کند.»
واضح است که فوران‌های رادیویی سریع، مرموزتر از چیزی هستند که تصور می‌شود و برای درک بهتر ماهیت این اجرام، رصدهای بیشتری در طول موج‌های گوناگون نیاز است. این پدیده از زمانی که ۱۵ سال پیش برای نخستین بار در داده‌های آرشیوی مربوط به سال ۲۰۰۱ کشف شد، دانشمندان را گیج کرده است: موجی از انتشار رادیویی فوق‌العاده قدرتمند که فقط به اندازه‌ی یک چشم بر هم زدن طول می‌کشد.
از آن زمان، رویدادهای بسیار بیشتری هم شناسایی شده‌اند: انفجار امواج رادیویی با مدت میلی‌ثانیه، که طی آن به اندازه‌ی قدرت ۵۰۰ میلیون خورشید انرژی تخلیه می‌شود. اکثر موارد شناسایی شده، فقط یک بار فوران کرده‌اند و همین موضوع مطالعه‌ی آن‌ها را دشوار می‌کند. اما تعداد اندکی هم روندی تکرارشونده دارند که به دانشمندان کمک کرده تا حداقل کهکشان میزبان آن‌ها را ردیابی کنند.
در سال ۲۰۲۰ بود که برای نخستین بار با شناسایی یک فوران رادیویی سریع در کهکشان راه شیری، پیشرفتی در این مطالعات حاصل شد و کمک کرد تا اخترفیزیکدانان دریابند منشأ این پدیده فعالیت مغناطیسی است.
اکنون این جدیدترین نمونه از فوران‌های رادیویی سریع یک رویداد تکرارشونده‌ی نادر دیگر را به نمایش می‌گذارد. تنها در کمتر از دو ماه رصد، FRB 20201124A بیشترین داده‌ها را از فوران رادیویی سریع دارای قطبش، نسبت به سایر منابع FRB در اختیار اخترشناسان قرار داده است.
قطبش به جهت‌گیری امواج الکترومغناطیسی در فضای سه بعدی اشاره دارد. دانشمندان با بررسی میزان تغییر این جهت‌گیری از زمان خروج نور از منبع اصلی خود، می‌توانند محیطی را که نور از آن عبور کرده است، درک کنند. برای نمونه قطبش زیاد، از یک محیط با مغناطیس قوی حکایت دارد.
طرحی گرافیکی از موج ایجاد شده توسط یک مگنتار
Credit: NASA
حالا بر اساس انبوهی از داده‌های ثبت شده از FRB 20201124A، اخترشناسان توانستند استنباط کنند که منبع این پدیده یک «مگنتار» (Magnetar) است. اما چیز عجیبی که وجود داشت این بود که شیوه‌ی تغییر قطبش در طول زمان نشان می‌دهد که قدرت این میدان مغناطیسی و چگالی ذرات اطراف مگنتار در حال نوسان است.
ژانگ در این خصوص توضیح داد: «من این را معادل فیلم‌برداری از محیط اطراف منبع فوران رادیویی سریع می‌دانم و فیلم ما محیطی پیچیده، در حال تکامل پویا و مغناطیسی را نشان داد که قبلا هرگز تصورش را نمی‌کردیم.»
چنین محیطی به‌طور مستقیم برای یک مگنتار منفرد انتظار نمی‌رود و بنابراین ممکن است چیز دیگری، احتمالا یک همدم ستاره‌ای در مجاورت قلب این فوران رادیویی سریع باشد. داده‌ها نشان می‌دهند که این همدم می‌تواند یک ستاره‌ی داغ و آبی از نوع Be باشد که اغلب به‌عنوان همدم ستاره‌های نوترونی شناخته شده‌اند.
اما چیز عجیب دیگری نیز وجود داشت. به‌عنوان یک نوع ستاره‌ی نوترونی، مگنتارها هسته‌های فروپاشیده‌ی ستارگان پرجرمی هستند که سوخت آن‌ها و فشاری به بیرون ایجاد نمی‌کنند، بنابراین تحت گرانش به درون خود فرومی‌ریزند. چنین ستارگانی به سرعت توسط سوخت خود می‌سوزند، عمر کوتاهی دارند و سپس با فروپاشی هسته، مواد بیرونی خود را در یک انفجار ابرنواختری به بیرون پرتاب می‌کنند.
با توجه به این عمر کوتاه تصور می‌شود که این مگنتارهای جوان در مناطقی که هنوز شکل‌گیری ستارگان جریان دارد، یافت شوند. ستارگان عمر کوتاه خود را می‌گذرانند و می‌میرند و ابرهای بیشتری از مواد ایجاد می‌کنند که ستاره‌های جدید را شکل می‌دهند. چرخه‌ی کیهانی زیبایی که روند زندگی را به نمایش می‌گذارد.
اما مگنتار FRB 20201124A در کهکشانی بسیار مشابه راه شیری کشف شد. جایی که شکل‌گیری ستارگان با نرخ بالا انجام نمی‌شود و بنابراین نباید در نزدیکی این مگنتار هم انبوهی از ستاره‌ها وجود داشته باشد. اگرچه FRB 20201124A تنها منبع FRB نیست که در کهکشانی نسبتا خالی از تولد ستارگان یافت می‌شود.
تعداد رو به رشد این نوع فوران‌های رادیویی سریع نشان می دهد که شاید برخی از اطلاعات کلیدی را در مطالعه‌ی این اجرام از دست داده باشیم. بدین ترتیب هنوز آگاهی ما از مگنتارهای FRB، نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها و مکان‌هایی که در آن حضور دارند، کافی نیست.
اما اکنون توصیف منبع یکی از آن‌ها، به این معنی است که مکان جدیدی برای جست‌وجوی پاسخ این پرسش‌ها داریم. چنان‌که این پژوهش وانگ و همکارانش نشان می‌دهد ستاره‌های دوتایی شامل ستاره‌ی نوترونی نوع B، می‌توانند یکی از بهترین مکان‌ها برای جست‌وجوی سیگنال‌های سریع، مانند انفجارهای رادیویی باشند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از تشخیص یک سیگنال رادیویی توسط رصدخانه‌ی فَست در چین
Credit: Jingchuan Yu
منبع: Science Alert
