دومین سیگنال رادیویی قدرتمند عجیب در فاصله‌ی ۳ میلیارد سال نوری شناسایی شد
اخترشناسان با استفاده از بزرگ‌ترین تلسکوپ‌های رادیویی جهان موفق شدند دومین نمونه از انواع جدید فوران رادیویی سریع را شناسایی کنند که از ۳ میلیارد سال نوری دورتر به ما رسیده است.
این «فوران رادیویی سریع» (FRB) جدید، به نام FRB 190520، شواهدی قوی است که نشان می‌دهد چندین اجرام آسمانی می‌توانند منبع این سیگنال‌های مرموز باشند. این جرم جدید دومین مورد شناسایی شده است که نه تنها فوران‌های رادیویی سریع تکراری تولید می‌کند، بلکه منبع ثابتی از تشعشعات ضعیف‌تر را هم در بین فوران‌ها منتشر می‌سازد.
انفجارهای رادیویی سریع برای اولین بار در سال ۲۰۰۷ مشاهده شدند که تنها در چند میلی‌ثانیه انرژی بیشتری را در نسبت به خورشید در یک سال تخلیه می‌کنند. اخترشناسان مدت‌هاست که در مورد منبع این جرقه‌های درخشان ناگهانی گیج شده‌اند. اما چون این انفجارها اغلب از کهکشان‌هایی در فاصله‌ی میلیون‌ها یا حتی میلیاردها سال نوری دورتر دیده می‌شوند و به سرعت و اغلب فقط یک بار می‌تابند، شناسایی منابع آن‌ها بسیار چالش‌برانگیز است.
در سال ۲۰۲۰، نخستین کشف یک FRB در کهکشان خودمان، به دانشمندان امکان داد تا منشأ آن را در یک مگنتار که پوسته‌ی بسیار مغناطیسی و با چرخش سریع یک ستاره‌ی مرده است، ردیابی کنند. مگنتارها نوع خاصی از ستاره‌های نوترونی به‌عنوان اجساد ستاره‌ای بسیار چگال باقی مانده از انفجارهای ابرنواختری محسوب می‌شوند و دارای میدان مغناطیسی تریلیون‌ها بار قوی‌تر از زمین هستند. اما دانشمندان مطمئن نیستند که همه‌ی فوران‌های رادیویی سریع از مگنتارها سرچشمه بگیرند.
مورد عجیب‌تر آنکه فلاش‌های برخی از این فوران‌های رادیویی سریع، گاهی اوقات در یک فوران کوتاه و گاهی در چندین رویداد پراکنده، تکرار می‌شوند. از میان این فوران‌های تکراری، اولین و فعال‌ترین آن‌ها FRB 121102 است.
این منبع ناشناخته در یک کهکشان کوتوله در فاصله‌ی ۳ میلیارد سال نوری قرار دارد و امواج رادیویی را از یک منطقه‌ی فشرده در یک چرخه‌ی ۱۵۷ روزه به بیرون گسیل می‌کند که شامل ۹۰ روز انفجارهای رادیویی قوی و تکرارشونده و ۶۷ روز انتشار رادیویی ملایم‌تر و ضعیف‌تر است. FRB 121102 بسیار فعال است به‌طوری که در یک بازه‌ی زمانی ۴۷ روزه ۱۶۵۲ شراره را منتشر کرده است و برای مدتی اخترشناسان فکر می کردند که در نوع یکتاست.
طرحی گرافیکی از یک ستاره‌ی نوترونی با میدان مغناطیسی بسیار قوی
Credit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
طبق مقاله‌ای که ۸ ژوئن (۱۸ خرداد) در نشریه‌ی «نیچر» (Nature) منتشر شد، محققان اولین نگاه کلی خود را از انفجار رادیویی سریع جدید، FRB 190520، با استفاده از تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری چین (FAST) مشاهده کردند.
رصدهای فَست تأیید کرد که جرم دوردست فوران‌های رادیویی متناوب و تکراری از خود ساطع می‌کند و مشاهدات بعدی هم که با «آرایه‌ی بسیار بزرگ» (VLA) نیومکزیکو انجام شد، مکان آن را مشخص کرد. دانشمندان دریافتند که منبع انفجارهای مکرر، بسیار شبیه همتای خود، در یک کهکشان کوتوله و در فاصله‌ی تقریبا ۳ میلیارد سال نوری از زمین قرار گرفته است. VLA همچنین تأیید کرد که منبع FRB 190520 کوچک و فشرده است و در بین فوران‌های بزرگ‌تر، گسیل‌های رادیویی ضعیف‌تری هم دارد.
به گفته‌ی پژوهشگران شناسایی یک FRB دوم با رفتاری مشابه نمونه‌ی اول، پرسش‌های مهمی را ایجاد می‌کند و احتمال وجود دو نوع مختلف FRB را تقویت می‌کند. «شیتیج آگاروال» (Kshitij Aggarwal) یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه ویرجینیای غربی گفت: «آیا FRBهایی که تکرار می‌شوند با آن‌هایی که تکرار نمی‌شوند، متفاوتند؟ آیا انتشار پیوسته‌ی فوران‌های رادیویی یک موضوع رایج است؟»
اخترشناسان بر این باورند که یا دو یا چند سازوکار کاملا متفاوت برای تولید این درخشش‌های کیهانی خیره‌کننده وجود دارد، یا این انفجارها توسط اجرام فضایی، در مراحل بسیار متفاوتی از تکامل کیهانی خود ایجاد می‌شوند.
برخی شواهد غیرمستقیم فرضیه‌ی دوم را تأیید می‌کنند. چون فورانی‌های رادیویی سریع اغلب به صورت پالس‌های منفرد از یک منشاء ناشناخته می‌رسند، اخترشناسان معمولا فاصله‌ی امواج رادیویی ساطع شده از FRB را از روی فرکانس (مانند نور پس از عبور از منشور) تخمین می‌زنند زیرا هر چه بیشتر با الکترون های آزاد در فضا برخورد داشته باشد، فرکانس آن بیشتر تغییر می‌کند. این اثر که پراکندگی نامیده می‌شود، با فرض پراکندگی یکنواخت الکترون‌ها در فضا، حدس خوبی از مسافت طی شده توسط فوران رادیویی سریع به‌دست می‌دهد.
تصویر نوری، فروسرخ و رادیویی از میدان فوران رادیویی سریع FRB 190520
Credit: Niu et al
اما توانایی ردیابی محل منبع FRB 190520 یک عدم تطابق عجیب را نشان داد. امواج رادیویی از جسم تپنده به اندازه‌ای پراکنده شدند که نشان می‌دادند از جرمی در فاصله‌ی ۸ تا ۹.۵ میلیارد سال نوری آمده‌اند، اما اخترشناسان با مطالعه‌ی جابجایی دوپلر یا امتداد طول موج امواج رادیویی ناشی از انبساط کیهان، فاصله‌ی آن را با دقت بیشتری تخمین زدند و دریافتند که در فاصله‌ی کمتر از ۳ میلیارد سال نوری از زمین قرار داد.
آگاروال گفت: «این نشان می‌دهد که مواد زیادی در نزدیکی FRB وجود دارد که تلاش برای استفاده از آن به‌منظور اندازه‌گیری گاز میان‌کهکشانی را دچار چالش می‌کند. اگر این درباره‌ی دیگر فوران‌های رادیویی سریع هم درست باشد، پس نمی‌توانیم روی استفاده از آن‌ها به‌عنوان معیارهای کیهانی حساب کنیم.»
ابرهای الکترونی متراکم غیرمعمول در اطراف FRB می‌تواند نشان دهد که منبع یک مغناطیی «نوزاد» است که هنوز در مواد انفجار ابرنواختری که آن را ایجاد کرده، پوشیده شده است. اما محققان قبل از اطمینان از این موضوع، به اندازه‌گیری‌های بیشتری نیاز دارند.
«سارا برک-اسپولاور» (Sarah Burke-Spolaor) دیگر نویسنده‌ی این مطالعه گفت: «زمینه‌ی پژوهشی FRB بسیار سریع در حال پیشرفت است و اکتشافات جدیدی به صورت ماهانه منتشر می‌شوند. با این حال، هنوز پرسش‌های بزرگی باقی می‌ماند، و این جرم تازه کشف شده، سرنخ‌های چالش‌برانگیز در مورد این پرسش‌ها به ما می‌دهد.»
عکس کاور: طرحی گرافیکی از رسیدن فوران رادیویی سریع به زمین
Credit: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium
منبع: Live Science
