Fast Radio Bursts (FRBs)
زمان مطالعه: 5 دقیقه

انفجارهای رادیویی سریع (FRBs) یکی از اسرار مهمی است که اخترشناسان امروزی با آن روبرو هستند. این رویدادهای پرانرژی که اولین بار در سال 2007 کشف شد (معروف “لوریمر انفجار”)، شامل انفجارهای عظیم امواج رادیویی است که معمولاً تنها یک میلی ثانیه طول می کشد. در حالی که بیشتر رویدادهایی که تا به امروز مشاهده شده اند، رویدادهای یکباره بوده اند، ستاره شناسان چند FRB را شناسایی کرده اند که در طبیعت تکرار می شدند. علت این انفجارها ناشناخته باقی مانده است، با تئوری هایی از چرخش ستاره های نوترونی و مگنتارها گرفته تا موجودات فرازمینی!

Extremely Fast Radio Signals 777x437 1 - ارتباط موجودات فرازمینی با انفجارهای رادیویی سریع مرموز
سیگنال های رادیویی بسیار سریع از یک منبع شگفت انگیز. خوشه ای از ستاره های باستانی (سمت چپ) نزدیک به کهکشان مارپیچی مسیه 81 (M81) منبع سیگنال های رادیویی فوق العاده درخشان و کوتاه است. این تصویر نموداری را به رنگ آبی-سفید نشان می دهد که چگونه روشنایی یک فلاش در طول ده ها میکروثانیه تغییر کرده است.

 

از زمانی که اولین رویداد، پانزده سال پیش شناسایی شد، پیشرفت‌ها در ابزارها و آرایه‌های اختصاصی ما منجر به شناسایی‌های بسیار بیشتر شده است! در نقطه عطف دیگری، یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان اخیراً اندازه‌گیری‌هایی با دقت بالا از FRB تکراری واقع در کهکشان مارپیچی مسیه 81 (M81) انجام دادند – نزدیک‌ترین FRB مشاهده شده تا به امروز. یافته‌های این تیم به حل برخی از سؤالات در مورد این پدیده مرموز کمک کرده و در عین حال سؤالات دیگری را نیز مطرح کرده است.

این تیم بین المللی متشکل از محققان مؤسسه نجوم رادیویی هلند (ASTRON)، مؤسسه نجوم آنتون پانه کوک، مؤسسه نجوم رادیویی ماکس پلانک، رصدخانه فضایی اونسالا، مؤسسه پیرامونی برای فیزیک نظری، رادیو بین المللی Ventspils بود. مرکز نجوم (VIRAC) و همچنین، چندین دانشگاه و مؤسسه تحقیقاتی در هلند، آلمان، سوئد، کانادا، چین، هند، ایتالیا، بریتانیا و ایالات متحده.

یافته‌های آن‌ها در دو مقاله منتشر شده و به موازات این هفته در مجلات Nature و Nature Astronomy شرح داده شد. این تحقیقات به طور مشترک توسط فرانتس کرستن، اخترشناس فوق دکتری با دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد و ASTRON، و کنزی نیممو، دکترای تخصصی رهبری می‌شوند.

همانطور که آنها در مقالات خود توضیح می دهند، تیم تصمیم به اندازه گیری با دقت بالا از FRB تکراری که در ژانویه 2020 در صورت فلکی دب اکبر کشف شد، گرفت. برای مطالعه منبع با بالاترین وضوح و حساسیت ممکن، این تیم اندازه‌گیری‌ها را از چندین ابزار در شبکه VLBI اروپا (EVN) ترکیب کرد – شبکه‌ای از تلسکوپ‌های تخصصی در تداخل سنجی خط پایه بسیار طولانی (VLBI) که عمدتاً در اروپا و آسیا قرار دارد.

Magnetar in Cluster of Ancient Stars 777x437 1 - ارتباط موجودات فرازمینی با انفجارهای رادیویی سریع مرموز
درخشش یک مگنتار که در میان ستارگان باستانی (به رنگ قرمز) در حومه کهکشان مارپیچی مسیه 81 (M 81) پنهان شده است.

 

اینها با اندازه‌گیری‌های دیگر تلسکوپ‌های رادیویی قدرتمند، مانند آرایه بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی (VLA) در نیومکزیکو تکمیل شد. هنگامی که آنها اندازه‌گیری‌ها را تجزیه و تحلیل کردند، متوجه شدند که FRB تکراری از کهکشان مارپیچی مسیه 81 (M 81) می‌آید. این کهکشان در فاصله 12 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد و این رویداد را به نزدیک ترین FRB کشف شده تا به امروز تبدیل می کند. همانطور که کرستن در بیانیه مطبوعاتی اخیر چالمرز توضیح داد:

ما می‌خواستیم به دنبال سرنخ‌هایی برای منشأ انفجارها بگردیم. با استفاده از بسیاری از تلسکوپ‌های رادیویی و ترکیب آن ها با هم، می‌دانستیم که می‌توانیم مکان منبع [در] آسمان را با دقت بسیار بالایی مشخص کنیم. این فرصت را به شما می دهد تا ببینید محل یک انفجار رادیویی سریع چگونه به نظر می رسد.

علاوه بر این، تیم FRB را تا حومه کهکشان ردیابی کرد و متوجه شد که باید از یک خوشه متراکم از ستارگان بسیار قدیمی (یک خوشه کروی) آمده باشد. این یک یافته نسبتاً غیرمنتظره بود، زیرا بسیاری از FRB ها توسط ستارگان جوان، پرجرم و کوتاه مدت و چندین برابر جرم خورشید ما احاطه شده اند. این ستارگان به زندگی خود به عنوان کوتوله های سفید بسیار متراکم و بسیار مغناطیسی معروف به مگنتار پایان می دهند.

کرستن افزود:

پیدا کردن فوران های رادیویی سریع از یک خوشه کروی شگفت انگیز است. “این مکانی در فضا است که فقط ستاره های قدیمی را در آن پیدا می کنید. در نقاط دورتر جهان، انفجارهای رادیویی سریع در مکان‌هایی که ستارگان بسیار جوان‌تر هستند، یافت شده است. این باید چیز دیگری باشد.»

همانطور که اشاره شد، ستاره شناسان به این باور رسیده اند که FRB ها نتیجه ی ستارگان جوانی هستند که برای تبدیل شدن به مغناطیس دچار فروپاشی گرانشی می شوند. این موضوع توسط تحقیقات قابل توجهی در سال های اخیر به دست آمده است.

New Image of the Crab Nebula Through Time 777x505 1 - ارتباط موجودات فرازمینی با انفجارهای رادیویی سریع مرموز
تصویر ترکیبی جدیدی از سحابی خرچنگ، پرتوهای ایکس چاندرا (آبی و سفید)، داده‌های نوری هابل (بنفش) و داده‌های فروسرخ از اسپیتزر (صورتی) را نشان می‌دهد.

 

با این حال، جدیدترین یافته‌ها نشان می‌دهد که ممکن است آنها با مگنتارها مرتبط باشند که وقتی یک کوتوله سفید به اندازه‌ای بزرگ شد که تحت وزن خود فرو بریزد – چیزی که قبلاً پیش‌بینی شده بود اما هرگز دیده نشده بود.

عضو تیم جیسون هسلز، استاد دانشگاه آمستردام و ASTRON، توضیح داد:

ما انتظار داریم که مگنتارها براق و جدید باشند و قطعاً توسط ستاره های قدیمی احاطه نشده باشند. بنابراین اگر آنچه ما در اینجا به آن نگاه می کنیم واقعاً یک مگنتار است، پس نمی تواند از انفجار یک ستاره جوان تشکیل شده باشد. باید راه دیگری وجود داشته باشد.

در خوشه‌های کروی، ستارگان زیادی به صورت سیستم‌های دوتایی وجود دارند، که برخی از آن‌ها برای جمع‌آوری مواد از ستاره دیگر نزدیک می‌شوند. این اغلب زمانی اتفاق می‌افتد که یک ستاره دیگر در حالت اصلی خود نیست و به غول سرخ تبدیل می‌شود. و شروع به استخراج مواد از لایه‌های بیرونی کوتوله سرخ می‌کند و در نهایت منجر به وضعیتی می‌شود که به عنوان «فروپاشی ناشی از برافزایش» شناخته می‌شود.

Mohit Bhardwaj، یکی از اعضای تیم، دکتری گفت:

اگر یکی از کوتوله‌های سفید بتواند به اندازه کافی جرم اضافی را از همدم خود بگیرد، می‌تواند به ستاره‌ای حتی چگال‌تر، معروف به ستاره نوترونی تبدیل شود.

کاندیدای دانشگاه مک گیل و عضو آزمایش نقشه برداری شدت هیدروژن کانادا (CHIME) گفت:

این یک اتفاق نادر است، اما در خوشه‌ای از ستارگان باستانی، ساده‌ترین راه برای ایجاد انفجارهای رادیویی سریع است.

پس از زوم کردن بر روی اندازه گیری های خود برای جستجوی سرنخ های اضافی، اخترشناسان چیز دیگری پیدا کردند که آنها را شگفت زده کرد. برخی از انفجارهای رادیویی سریع که مشاهده کردند کوتاه‌تر از حد انتظار بودند و به جای میلی‌ثانیه (یک هزارم) نانوثانیه (یک میلیاردم ثانیه) طول می‌کشیدند. این شبیه به آنچه از یک تپ اختر در سحابی خرچنگ مشاهده شده است، یک بقایای کوچک و متراکم از یک انفجار ابرنواختری است که در سال 1054 پس از میلاد در زمین دیده شد.

نیمو گفت:

فلاش ها در عرض چند ده نانوثانیه با روشنایی سوسو زدند. این به ما می گوید که آنها باید از یک حجم کوچک در فضا بیایند، کوچکتر از یک زمین فوتبال و شاید فقط ده ها متر عرض داشته باشند. برخی از سیگنال‌هایی که اندازه‌گیری کردیم، کوتاه و بسیار قدرتمند هستند، دقیقاً مانند برخی از سیگنال‌های تپ‌اختر خرچنگ. این نشان می‌دهد که ما واقعاً یک مگنتار می‌بینیم، اما در مکانی که قبلاً مگنتارها پیدا نشده‌اند.

در آینده ای نزدیک، مشاهدات این منظومه و سایر موارد مشابه انفجارهای رادیویی سریع به ستاره شناسان کمک می کند تا بفهمند که آیا منبع یک مغناطیس غیر معمول، یک تپ اختر غیرمعمول، یک سیاهچاله، یک ستاره متراکم در مداری نزدیک یا چیز دیگری است. صرف نظر از این، واضح است که تشخیص FRB های بیشتر منجر به بینش های جدید و غیرمنتظره ای در مورد FRB ها و چرخه زندگی ستارگان می شود.

این مقاله ابتدا در Universe Today منتشر شد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این تحقیق به صفحات زیر مراجعه نمایید:

فلاش های مرموز کیهانی به مکان شگفت انگیزی در فضا اشاره می کنند

منبع مرموز انفجارهای سریع رادیویی

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.