رازهای انفجار سریع رادیویی در «راه شیری» برملا شد/ معمای 13 ساله محققان حل می‌شود؟

 به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، انفجارهای سریع رادیویی یا FRB امواج رادیویی قدرتمند یک میلی‌ثانیه‌ای هستند که از اعماق فضای خارج از کهکشان راه شیری می‌آیند و از اسرارآمیزترین پدیده‌های نجومی شناخته می‌شوند. یکی از علل این رویداد این است که آنها می‌توانند تنها در ظرف زمانی ناچیز، انرژی بیشتری از آنچه را خورشید در یک قرن تولید می‌کند، منتشر کنند. اخترشناسان از سراسر جهان از زمان کشف FRB برای اولین بار در سال 2007، با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی در تلاش بوده‌اند این انفجارها را ردیابی کنند و سرنخ‌‎هایی را در مورد منشأ و چگونگی تولید این امواج بیابند.

حال بینگ ژانگ (Bing Zhang) اخترفیزیکدان دانشگاه UNLV  و همکاران بین‌المللی‌اش اخیراً با برخی از این منابع مرموز مواجه شدند که به اکتشافات تازه‌ای منجر شده است. نتایج تحقیقات آنها به‌تازگی در ژورنال نیچر منتشر شده است و در نهایت ممکن است سازوکار FRB‌ها را روشن سازد.

سازوکار FRBها

بخش اصلی و اولیه این تحقیقات توسط تیم بینگ ژانگ با استفاده از تلسکوپ کروی با دیافراگم پانصد متری(FAST) در گوئیژو چین رؤیت شد. ژانگ می‌گوید: «دو سوال اصلی در مورد منشأ FRB وجود دارد. اول اینکه محرک FRB  چیست و دوم اینکه سازوکار تولید FRB چیست.»

برای تفسیر سازوکار FRBها دو تئوری ارائه شده است. یک تئوری این است که آنها مشابه انفجارهای اشعه گاما(GRB)، یعنی قوی‌ترین انفجارهای جهان هستند. اما نظریه دیگر آنها را بیشتر شبیه به تپ‌اخترهای رادیویی می‌داند که از چرخش ستاره‌های نوترونی متصاعد می‌شوند و پالس‌های رادیویی منسجم و روشنی را منتشر می‌کنند. مدل‌های مبتنی بر GRB زاویه بروستر غیرمتغیر را در هر انفجار پیش‌بینی می‌کند در حالی که مدل‌های تپ‌اختر دارای بروستر متغیری است. ذکر این توضیح لازم است که زاویه بروستر، زاویه تابش در جهت‌ خاصی است که بدون هیچ بازتابی به‌طور کامل از سطح یک دی‌الکتریک(نوعی میدان عایق الکتریکی) شفاف عبور  می‌کند.

در اوایل سال جاری میلادی این تیم با استفاده از تلسکوپ FAST یک منبع  FRB را رصد کرد و 11 انفجار آن را کشف کرد. با کمال تعجب، هفت مورد از یازده انفجار درخشان در هنگام انفجار،‌ زاویه بروستر پرنوسانی را نشان دادند. زاویه‌های بروستر نه تنها در هر انفجار متفاوت بود، بلکه الگوهای بین انفجارها نیز تنوع داشت.

کاجی لی(K.-J. Lee) از مؤسسه نجومی و اخترفیزیک کاولی از دانشگاه پکن و نویسنده دیگر این مقاله می‌گوید: «مشاهدات ما اساساً مدل‌های GRB را رد می‌کند و از مدل‌های مبتنی بر تپ‌اخترهای رادیویی پشتیبانی می‌کند.»

ادامه راه و کشفیات تازه

شباهت الگوی FRBها به تپ‌اخترهای رادیویی موجب شد این موضوع بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد و ژانگ به تحقیقات خود ادامه دهد. او پس از آن چهار مقاله دیگر را نیز درباره FRB در در نیچر منتشر کرده است. ژانگ در این مقاله‌ها با رصدخانه ملی چین و دانشگاه پكن همکاری کرده است. محققان آزمایش نگاشت شدت هیدروژن کانادا(CHIME)  و گروه انتشار امواج رادیویی گذرای نجومی دو(STARE2) نیز در انتشار این مقالات همکاری داشته‌اند. ژانگ توضیح می‌دهد: «همانطور که مقاله اول درک ما از سازوکار FRB‌ها را بیشتر کرد، این مقالات چالش منشأ اسرارآمیز آنها را نیز حل کرده است.»

مگنتارها یا ستاره‌های مغناطیسی، نوعی ستاره‌های نوترونی فوق‌العاده متراکم هستند که دارای قدرتمندترین میدان‌های مغناطیسی جهان هستند. مگنتارها گاهی با از بین بردن میدان‌های مغناطیسی، اشعه ایکس کوتاه یا اشعه گامای نرم ایجاد می‌کنند، بنابراین مدت‌هاست که به عنوان منابع امکان‌پذیر برای تأمین انرژی FRB در هنگام انفجارهای پرانرژی گمانه‌زنی می‌شوند.  

تحقیقات تازه ژانگ مهر تأییدی بر این فرضیه زد. اولین شاهد قطعی در این مورد در تاریخ 28 آوریل سال 2020 حاصل شد، هنگامی که یک انفجار رادیویی بسیار درخشان از یک مگنتار در فاصله حدود 30000 سال نوری از زمین در کهکشان راه شیری کشف شد. همانطور که انتظار می‌رفت، FRB  با انفجار پرتو ایکس درخشانی همراه بود.

ژانگ می‌گوید: «ما اکنون می‌دانیم که مغناطیسی‌ترین اجسام جهان که با عنوان مگنتار شناخته می‌شوند حداقل برخی یا احتمالاً تمام  FRB‌های جهان را تولید می‌کنند.»

رؤیت توسط رصدخانه‌های مختلف

این رویداد توسط CHIME  و TARE2  که دارای دو آرایه تلسکوپ رادیویی برای تشخیص وقایع درخشان در اقصی‌نقاط کیهان هستند تشخیص داده شد. تیم ژانگ مدتی است که برای مشاهده منبع مگنتار از تلسکوپ FAST  استفاده می‌کند. متأسفانه، هنگامی که FRB رخ داد، FAST  مستقیماً به آن منبع نگاه نمی‌کرد. با این وجود، FAST  به کشفیات جالبی در «عدم رؤیت» خود دست یافته است که به‌زودی منتشر خواهد شد. تاکنون تلسکوپ‌هایFAST  توانستند 29  انفجار اشعه ایکس را که از مگنتار ساطع شده بود رصد کنند. با این حال، هیچ یک از این انفجارها با انفجار رادیویی همراه نبودند. ژانگ می‌گوید: «عدم شناسایی توسط FAST و تشخیص توسط تیم‌های CHIME و STARE2، تصویر کاملی را از ارتباط مگنتارهای FRB تداعی می‌کند.»‌

ژانگ افزود: «به لطف مشاهدات موفقیت‌آمیز اخیر، سرانجام می‌توان نظریه‌های FRB را به طور انتقادی مورد بررسی قرار داد. سازوکارهای تولید FRB بسیار محدود شده است و با تحقیقات بیشتر مسائل روشن‌تر خواهد شد. با این حال، بسیاری از سوالات بی‌پاسخ باقی مانده است و این زمینه‌ای هیجان‌انگیز برای اکتشافات آتی خواهد بود.»

انتهای پیام/پ