تحقیقات جدید نشان میدهد که منبع انفجارهای رادیویی اسرارآمیز، پدیدههای کیهانی قدرتمندی هستند که درک ما از جهان هستی را دگرگون خواهند کرد.
تکرار انفجارهای رادیویی اسرارآمیز از فضا، از زمان کشف آنها در سال 2022، اخترشناسان را شگفتزده کرده است؛ اما منبع این انفجارها کجاست؟
کشف منبع انفجارهای رادیویی اسرارآمیز در فضا
در یک پژوهش جدید، دانشمندان برای اولین بار موفق شدند یکی از این سیگنالهای تپنده را به منشأ آن پیوند دهند. این سیگنال از یک ستاره معمولی کمجرم به نام کوتوله سرخ ساطع میشود که احتمالاً در یک سامانه دوتایی به دور یک کوتوله سفید در گردش است. کوتوله سفید در حقیقت هسته متراکم یک ستاره است که در گذشتهای دور منفجر شده است.
سیگنالهای اسرارآمیزی که آهسته میتپند
محققان در سال 2022 به کشفی شگفتانگیز دست یافتند: پالسهای رادیویی دورهای که هر 18 دقیقه یکبار تکرار میشدند و از فضا ساطع میشدند. این پالسها هر چیزی را در اطراف خود تحتالشعاع قرار میدادند، به مدت سه ماه با درخشندگی کامل میدرخشیدند و سپس محو میشدند.
ما میدانیم که برخی از سیگنالهای رادیویی تکراری از نوعی ستاره نوترونی به نام تپاختر رادیویی نشأت میگیرند که با سرعتی بسیار زیاد (معمولاً یک دور در ثانیه یا بیشتر) میچرخد و مانند یک فانوس دریایی، امواج رادیویی ساطع میکند. اما مسئله اینجاست که بر اساس نظریههای موجود، یک تپاختر که تنها یک دور در هر 18 دقیقه میچرخد، نباید قادر به تولید امواج رادیویی باشد.
کشف این پدیده در سال 2022، دانشمندان را به این فکر انداخت که شاید با نوعی فیزیک جدید و هیجانانگیز روبرو باشیم یا اینکه درک ما از مکانیزم تابش تپاخترها، حتی پس از 50 سال تحقیق، هنوز ناقص است.
از آن زمان به بعد، منابع رادیویی چشمکزن دیگری نیز با دوره تناوب طولانیتر کشف شدهاند. در حال حاضر حدود ده مورد از این منابع با «سیگنالهای رادیویی با دوره تناوب طولانی» شناخته شده است. با این حال، تنها افزایش تعداد این منابع برای حل معما کافی نیست.
جستجو در نواحی بیرونی کهکشان
نکته قابل توجه این است که همه این منابع در مرکز کهکشان راه شیری یافت شدهاند. شناسایی نوع ستاره یا جرمی که امواج رادیویی را منتشر میکند، بسیار دشوار است؛ چراکه در یک ناحیه کوچک، هزاران ستاره وجود دارد. هر یک از این ستارگان میتواند منبع این سیگنال باشد و شاید هم هیچکدامشان.
به همین دلیل، دانشمندان پروژهای را برای جستجوی گسترده در آسمان با استفاده از تلسکوپ رادیویی آرایه مورچیسون وایدفیلد (MWA) در غرب استرالیا آغاز کردند. این تلسکوپ قادر است هر دقیقه 1000 درجه مربع از آسمان را بررسی کند. یکی از دانشجویان کارشناسی دانشگاه کرتین به نام Csanád Horváth، دادههای مربوط به نیمی از آسمان را پردازش کرد تا این سیگنالهای کوتاهمدت را در مناطق کمچگالی کهکشان راه شیری بیابد. و در نهایت، موفق به کشف منبع جدیدی شد.
این منبع جدید که GLEAM-X J0704-37 نامگذاری شده است، پالسهای رادیویی یک دقیقهای را تولید میکند، درست مانند دیگر سیگنالهای رادیویی با دوره تناوب طولانی. با این حال، این پالسها هر 2.9 ساعت یکبار تکرار میشوند که آن را به کندترین سیگنالهای رادیویی با دوره تناوب طولانی تبدیل میکند که تاکنون کشف شده است.
انفجارهای رادیویی اسرارآمیز از کجا میآیند؟
دانشمندان با استفاده از تلسکوپ MeerKAT در آفریقای جنوبی، حساسترین تلسکوپ رادیویی در نیمکره جنوبی، مشاهدات دقیقی را انجام دادیم. این مشاهدات به آنها امکان داد تا دقیقاً تعیین کنند که امواج رادیویی از کجا میآیند: از یک ستاره کوتوله سرخ. این نوع ستارهها بسیار فراوان هستند و حدود 70 درصد از ستارگان کهکشان راه شیری را تشکیل میدهند، اما به دلیل نور کم، با چشم غیرمسلح قابل رویت نیستند.
با ترکیب دادههای قدیمی از آرایه مورچیسون و مشاهدات جدید MeerKAT، متوجه شدیم که پالسهای رادیویی با یک الگوی تکراری، گاهی کمی زودتر و گاهی کمی دیرتر به ما میرسند. این نشان میدهد که منبع این امواج رادیویی احتمالاً خود ستاره کوتوله سرخ نیست، بلکه یک جرم نامرئی است که به دور آن میچرخد.
دانشمندان با توجه به مطالعات قبلی در مورد تکامل ستارگان، معتقدند که این جرم نامرئی احتمالاً یک کوتوله سفید است. کوتولههای سفید، مرحله پایانی زندگی ستارگان کوچک و متوسط مانند خورشید ما هستند. اگر این منبع، یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله بود، انفجاری که منجر به تشکیل آن شده بود، به قدری قدرتمند بود که مدار این سیستم دوتایی را به هم میریخت.
برای رقص تانگو، دو نفر لازم است
پس چگونه یک کوتوله سرخ و یک کوتوله سفید سیگنال رادیویی تولید می کنند؟ کوتولههای سرخ، مثل خورشید ما، بادهای ستارهای متشکل از ذرات باردار منتشر میکنند. هنگامی که این بادها به میدان مغناطیسی قوی کوتولههای سفید برخورد میکنند، شتاب گرفته و امواج رادیویی تولید میشود. این فرایند مشابه تعامل باد خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین است که منجر به پدید آمدن شفقهای قطبی زیبا و امواج رادیویی با فرکانس پایین میشود.
تاکنون چندین سامانه مشابه مانند AR Scorpii شناسایی شده است. در این سامانهها، تغییرات در درخشندگی کوتوله سرخ نشان میدهد که کوتوله سفید همراه، هر 2 دقیقه یک بار، پرتوهای قدرتمندی از امواج رادیویی را به سمت آن تابش میکند. با این حال، هیچکدام از این سامانهها به اندازه امواج رادیویی با دوره تناوب طولانی، درخشان یا کند نیستند. با این وجود، با کشف نمونههای بیشتر، شاید دانشمندان بتوانند یک مدل فیزیکی واحد برای توضیح همه این پدیدهها ارائه دهند.
از طرف دیگر، ممکن است انواع مختلفی از سامانههای ستارهای وجود داشته باشند که قادر به تولید سیگنالهای رادیویی با دوره تناوب طولانی باشند. به هر حال، اکتشافات اخیر نشان میدهند که کیهان همواره پدیدههای شگفتانگیز و غیرمنتظرهای را در خود جای داده است. ما با اشتیاق به مطالعه این معماهای کیهانی ادامه خواهیم داد تا درک عمیقتری از جهان هستی به دست آوریم.