سیگنال رادیویی ناشناخته و تکراری در کهکشان راه شیری، اخترشناسان را کلافه کرده

یک سیگنال رادیویی ناشناخته که مرتب در کهکشان راه شیری تکرار می‌شود، اخترشناسان را به شدت گیج کرده است. اما منبع سیگنال چیست؟

سیگنال رادیویی ناشناخته و تکراری که در کهکشان راه شیری دریافت می‌شود ممکن است متعلق به جسمی نادر باشد که تا به حال تنها یک مورد دیگر مشابه با آن شناسایی شده است.

سیگنال رادیویی مرموز چیست؟

بنابر مقاله‌ای که توسط جاناتان کاتز اخترفیزیکدان از دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس در arXiv آپلود شده و هنوز مورد بازبینی قرار نگرفته است، سیگنال رادیویی ناشناخته و تکراری با نام GLEAM-X J162759.5-523504.3 که مدتی است اخترشناسان را به خود درگیر کرده ممکن است متعلق به یک تپ اختر کوتوله سفید مغناطیسی باشد. کاتز در مقاله خود نوشته:

از روزهای ابتدایی اخترشناسی تپ اخترها، همواره گمانه‌زنی‌هایی درباره اینکه ممکن است یک کوتوله سفید مغناطیسی درحال چرخش فعالیتی مشابه با تپ اختر نشان دهد وجود داشته است.

سیگنال رادیویی GLEAM-X J162759.5-523504.3 که اخیرا کشف شده حالا اولین کاندیدا برای لقب تپ اختر کوتوله سفید واقعی است.

این سیگنال دوره‌های زمانی 18.18 دقیقه (1091 ثانیه) دارد و پالس‌های آن فرکانس پایین 72 تا 215 مگاهرتز را نشان می‌دهند. همچنین با دمای روشنایی 1016 کلوین و بدون هیچ همراه باینری کاملا با معیارهای یک تپ اختر کلاسیک همخوانی دارد.

اما تپ اختر چیست؟ در پاسخ باید گفت زمانی که یک ستاره می‌میرد مواد و لایه‌های بیرونی آن از بین می‌روند و هسته که دیگر تحت فشار بیرونی همجوشی نیست، تحت گرانش خود دچار فروریزش می‌شود. اما اینکه نهایتا چه می‌شود بستگی تام به جرم و اندازه ستاره دارد. بدین شکل که اگر جرم بیش از 30 برابر خورشید باشد، هسته به یک سیاهچاله بدل می‌شود.

اما اگر جرم بین 8 تا 30 برابر خورشید باشد، یک ستاره نوترونی با حدود 20 کیلومتر عرض و 1.4 برابر جرم خورشید شکل می‌گیرد. همچنین هسته یک ستاره که جرمی کمتر از هشت برابر جرم خورشید دارد هم به یک کوتوله سفید بدل می‌شود که می‌تواند جرمی تا 1.5 برابر خورشید را در توپی به اندازه ابعاد زمین و ماه جمع کند.

تپ اخترها زیرمجموعه ستاره‌های نوترونی هستند و به طرز عجیبی سریع‌تر می‌چرخند و به نوعی زاویه دارند که پرتوهای امواج رادیویی درخشانی که از قطب‌های مغناطیسی‌شان گسیل می‌شود در هر چرخش و در مقیاس چند ثانیه تا چند میلی ثانیه از کنار زمین عبور می‌کند.

دانشمندان در حال حاضر به این می‌اندیشند که آیا ممکن است رفتار مشابهی در ستارگان کوتوله سفید مشاهده شود؟ در سال 2016  آن‌ها با ستاره‌ای به نام AR Scorpii مواجه شدند که در یک سیستم دوتایی با یک ستاره کوتوله قرمز قفل شده بود و در مقیاس زمانی چند دقیقه‌ای سیگنال ارسال می‌کرد.

با وجود این کاتز اشاره می‌کند که مدار دوتایی این مورد نزدیکتر از تپ اخترهای ستاره نوترونی در سیستم دودویی است و سیگنال تناوبی آن نیز فاقد انسجام است. در مجموع این به آن معنا است که فرایندهای فیزیکی که سیگنال را تولید می‌کنند ممکن است بسیار متفاوت از تپ اخترهای رادیویی شناخته شده باشند.

این ما را به سیگنال رادیویی ناشناخته و تکراری خودمان یعنی GLEAM-X J162759.5-523504.3 بازمی‌گرداند که تقریبا 4 هزار سال نوری از زمین فاصله دارد و بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده از ژانویه تا مارس 2018 توسط Murchison Widefield Array در صحرای استرالیا هر 18.18 دقیقه یکبار به مدت 30 تا 60 ثانیه تابش مغناطیسی دارد و از درخشان‌ترین اجرام در آسمان با فرکانس رادیویی پایین محسوب می‌شود.

این مشخصات با هیچ یک از اشیای نجومی شناخته شده تطابق ندارد اما تیم تحقیقاتی حدس می‌زنند که GLEAM-X J162759.5-523504.3 می‌تواند مربوط به یک ستاره نوترونی با میدان مغناطیسی فوق‌العاده قدرتمند باشد. البته توضیح ارائه شده کاملا مناسب نیست و با همه مشخصات تطابق ندارد.

ناتاشا هرلی واکر اخترفیزیکدان مرکز بین‌المللی تحقیقات نجو رادیویی (ICRAR) در استرالیا در این باره توضیح می‌دهد:

هیچکس انتظار نداشت چنین چیزی شناسایی کنیم چراکه انتظار نداشتیم تا این حد درخشان باشد.

منبع سیگنال مرموز از کجاست؟

سیگنال ناشناخته و تکراری متعلق به هرچه که باشد، به نوعی انرژی مغناطیسی را به امواج رادیویی بسیار موثری، موثرتر از هرچه که قبلا دیده‌ایم بدل می‌کند. یک احتمال قوی این است که جسم مورد نظر یک تپ اختر باشد اما دو مشکل مهم برای این فرضیه وجود دارد.

اول اینکه دوره چرخش طولانی مدت است و دوم اینکه پالس‌ها برای یک تپ اختر ستاره نوترونی بیش از حد درخشان هستند. اما از نظر کاتز، هر دو مشکل در صورتی که جسم مورد نظر یک کوتوله سفید باشد حل می‌شود.

اگر اینچنین باشد،‌ این اولین کوتوله سفید کشف شده با فیزیک و مکانیسم تشعشعی مشابه با تپ اخترهای رادیویی شناخته شده است. این بدان معنا است که GLEAM-X J162759.5-523504.3 می‌تواند هدفی بالقوه و امیدوارکننده برای مشاهدات بصری بعدی باشد.

البته کوتوله های سفید بسیار کم نور هستند و ما ممکن است نتوانیم نور مرئی را از فاصله آن‌ها دریافت کنیم. با این وجود، ارزش امتحان کردن را دارد. به علاوه ستاره‌شناسان می‌توانند کوتوله‌های سفید دیگری را بررسی کنند تا ببینند آیا ویژگی‌های آن‌ها با ویژگی‌های GLEAM-X J162759.5-523504.3 مطابقت دارد یا خیر. کاتز توضیح می‌دهد که:

اگر به اندازه کافی روشن بودند با مشاهدات بصری می‌توانستند میدان مغناطیسی آن‌ها را از نظر طیف‌سنجی یا قطبی تعیین کنند.

در حال حاضر کوتوله های سفید مغناطیسی با سرعت چرخش بالا، اهداف امیدوارکننده‌ای برای مشاهدات رادیویی با فرکانس پایین خواهند بود تا مشخص شود که آیا هر یک از آنها تپ اخترهای کوتوله سفید هستند یا نه؟