فوران‌های قدرتمند اعماق کیهان به شناسایی ماده پنهان اطراف کهکشان کمک می‌کنند
دانشمندان در روشی ابتکاری دریافته‌اند پالس‌های رادیویی قدرتمندی که از اعماق کیهان سرچشمه می‌گیرند، می‌توانند برای مطالعه‌ی هاله‌های مخفی گازی پیرامون کهکشان‌ها استفاده شوند.
امواج رادیویی در اصل مانند نوری که با چشمان خود می‌بینیم، تشعشعات الکترومغناطیسی هستند اما طول موج بلندتر و فرکانس کمتری دارند. «فوران‌های رادیویی سریع» (FRB) هم پالس‌های کوتاه‌مدت و قدرتمند امواج رادیویی هستند که معمولا از منبعی با فاصله‌ی میلیون‌ها تا میلیاردها سال نوری سرچشمه می‌گیرند.
اولین فوران رادیویی سریع در سال ۲۰۰۷ کشف شد و از آن زمان تاکنون صدها مورد دیگر شناسایی شده است. در سال ۲۰۲۰، ابزار «بررسی انتشار رادیویی گذرا نجومی ۲» (STARE2) مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا و «آزمایش نقشه‌برداری شدت هیدروژن کانادا» (CHIME) کانادا، فوران رادیویی قدرتمندی را شناسایی کردند که در کهکشان راه شیری ما روی داد.
یافته‌های قبلی به تأیید این نظریه کمک کرد که رویدادهای پرانرژی به احتمال زیاد از ستاره‌های مرده و مغناطیسی به نام «مگنتار» (Magnetar) سرچشمه می‌گیرند.
با افزایش روزافزون تشخیص فوران‌های رادیویی سریع، دانشمندان اکنون در حال بررسی چگونگی استفاده از آن‌ها برای مطالعه‌ی گازی هستند که میان ما و انفجارها قرار دارد. به‌طور خاص، آن‌ها قصد دارند از این پدیده برای کاوش هاله‌های گاز پراکنده‌ی پیرامون کهکشان‌ها استفاده کنند.
انتظار می‌رود همین‌طور که پالس‌های رادیویی به سوی زمین حرکت می‌کنند، گازی که کهکشان‌ها را احاطه کرده، امواج را تضعیف و پراکنده کند.
در مطالعه‌ی جدیدی که ماه گذشته در نشریه‌ی «نیچر استرونومی» (Nature Astronomy) منتشر شد، یک تیم تحقیقاتی نمونه‌ای از ۴۷۴ فوران رادیویی سریع دوردست را که توسط CHIME شناسایی شده بود، بررسی کردند. آن‌ها نشان دادند که زیرمجموعه‌ای شامل بیست فوران سریع رادیویی که از هاله‌های کهکشانی گذشته‌اند، در واقع بیش از فوران‌های رادیویی سریع غیرمتقاطع، کند شده‌اند.
«لیام کانر» (Liam Connor) سرپرست این تیم پژوهشی از مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا گفت: «مطالعه‌ی ما نشان می‌دهد که فوران‌های سریع رادیویی می‌توانند تمام مواد میان تلسکوپ‌های رادیویی ما و منبع امواج رادیویی را برانگیخته کنند.»
او افزود: «بدین ترتیب ما از انفجارهای رادیویی سریع به‌عنوان نور پس‌زمینه‌ی هاله‌های کهکشان‌های نزدیک راه شیری و اندازه‌گیری مواد پنهان آن‌ها استفاده کرده‌ایم.»
این مطالعه همچنین بیان می‌کند که در اطراف کهکشان‌ها ماده بیش از حد انتظار یافت شده و مقدار آن حدود دو برابر بیشتر از مدل‌های نظری پیش‌بینی شده است.
همه‌ی کهکشان‌ها توسط هاله‌ی عظیم گازی که از آن‌ها متولد شده‌اند، دربر گرفته شده و تغذیه می‌شوند. هرچند این گاز بسیار رقیق و به سختی قابل تشخیص است اما این مخازن گازی بسیار عظیم هستند. کانر خاطرنشان کرد: «اگر چشم انسان بتواند هاله‌ای کروی را که کهکشان آندرومدا را احاطه کرده است، ببیند، هزار برابر بزرگ‌تر از ماه به‌نظر می‌رسد.»
محققان روش‌های گوناگونی را برای مطالعه‌ی این هاله‌های پنهان توسعه داده‌اند. برای نمونه، «کریستوفر مارتین» (Christopher Martin) پروفسور فیزیک دانشگاه کلتک و تیمش، ابزاری را در رصدخانه‌ی دبلیو ام کک به نام «تصویرگر وب کیهانی کک» (KCWI) ساختند که می‌تواند رشته‌های گازی را که از هاله‌ها به کهکشان‌ها جریان می‌یابند، کاوش کند.
اکنون این روش جدید با استفاده از فوران‌های رادیویی سریع، به اخترشناسان امکان می‌دهد تا مقدار کل مواد موجود در هاله‌ها را اندازه‌گیری کنند. این کار می‌تواند برای کمک به درک چگونگی رشد و تکامل کهکشان‌ها در طول زمان استفاده شود.
به گفته‌ی راوی این تازه آغاز کار است. او گفت: «همین‌طور که فوران‌های بیشتری کشف می‌کنیم، می‌توان از روش ما برای مطالعه‌ی هاله‌های منفرد با اندازه‌های مختلف و در محیط‌های مختلف استفاده کرد و به مشکل حل نشده‌ی شیوه‌ی توزیع ماده در جهان پرداخت.»
انتظار می‌رود کشف فوران‌های رادیویی سریع در آینده هم به‌خوبی ادامه یابد. آرایه‌ی سینوپتیک مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا با ۱۱۰ دیش (DSA-110) تا کنون چندین FRB را به همراه کهکشان‌های میزبان آن‌ها شناسایی کرده است. این پروژه با بودجه‌ی بنیاد ملی علوم (NSF) اداره می‌شود و در رصدخانه‌ی رادیویی (Owen Valley Caltech) در نزدیکی بیشاپ، کالیفرنیا قرار گرفته است.
در سال‌های آینده، پژوهشگران مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا برنامه‌هایی برای ساخت یک آرایه‌ی بزرگ‌تر به نام DSA-2000 دارند که شامل ۲۰۰۰ دیش رادیوتلسکوپ می‌شود و قوی‌ترین رصدخانه‌ی رادیویی ساخته شده خواهد بود. این رصدخانه‌ی رادیویی که با بودجه‌ی Schmidt Futures و NSF طراحی شده است، می‌تواند هزاران فوران رادیویی سریع و منبع آن‌ها را در سال شناسایی کند.
عکس کاور: استفاده از فوران رادیویی سریع به‌عنوان نور پس‌زمینه برای مطلعه‌ی هاله‌ی کهکشان‌ها
Credit: Charles Carter
منبع: SciTechDaily
