امواج مرموز رادیویی فضا همچنان غیر قابل توضیح

نظریه های فعلی نمی توانند انفجار رادیویی سریع مرموز از فضا را توضیح دهند.

تشریح انفجار عظیم امواج رادیویی که بیش از ۸ میلیارد سال در کیهان در حرکت بوده اند، با استفاده از نظریه‌های کنونی به سختی توضیح داده شده است. یک تیم بین‌المللی از محققان با استفاده از رهیاب آرایه کیلومترمربعی استرالیا (ASKAP) انفجار رادیویی سریع را مشاهده کردند.

این رویداد که FRB 20220610A نامیده می‌شود، به دلایل متعددی برجسته است. نه تنها از بسیاری از FRB‌های ثبت شده دورتر سفر کرد، بلکه به طور غیرعادی قدرتمند بود بیش از برآورد مدل قبلی از قدرت ۳.۵. تجزیه و تحلیل محققان همچنین چیز غیرعادی دیگری را نشان داد.

اندازه‌گیری گسترش طول موج‌ها، که اندازه‌گیری پراکندگی آن نامیده می‌شود، نیز کاملاً آنطور که انتظار می‌رود نیست و نیاز به بررسی فرضیاتی دارد که اخترفیزیکدانان هنگام استفاده از این پدیده‌ها به عنوان ابزاری برای مطالعه جهان مطرح می‌کنند. از زمان کشف آنها در سال ۲۰۰۷، چند ده FRB مورد توجه قرار نگرفته اند و این انفجارهای شدید امواج رادیویی به مدت یک میلی‌ثانیه را به رویدادهای نادر تبدیل کرده است. به نظر می‌رسد که اکثراً پیامدهای زلزله را بارها و بارها به یاد می‌آورند. قیاس ممکن است بیش از حد سطحی باشد.

این امکان وجود دارد که انتشارات ستارگان نوترونی زمانی ایجاد شود که محتویات آنها تحت فشار تغییر کند و تحت تأثیر میدان مغناطیسی قوی خود تغییر شکل دهد. نیروهای درگیر توضیح خواهند داد که چرا FRB‌ها با انرژی صدها میلیون خورشید در یک چشم به هم زدن منفجر می‌شوند. با این حال، محدودیتی برای شدت نور نیز ایجاد می‌کند، محدودیتی که این نمونه آخر از آن فراتر رفته است. روشنایی FRB 20220610A همچنین مدل‌هایی را که نشان می‌دهند انفجارهای رادیویی زمانی ایجاد می‌شوند که ذرات پرسرعت مرتبط با انفجار ستاره‌های نوترونی با بادهای ستاره‌ای اطراف برخورد می‌کنند، شکست می‌دهد. همانطور که محققان در مورد چگونگی شکل‌گیری FRB 20220610A و سایر FRB‌های پرانرژی تجدیدنظر می‌کنند، این مطالعه همچنین انتظارات کاملاً متفاوتی را در مورد نحوه حرکت نور آن در فضا به چالش می‌کشد.

نور با حرکت در خلاء محض، با سرعتی بی‌سابقه حرکت می‌کند. همه اینها زمانی تغییر می‌کند که امواج آن از یک میدان الکترومغناطیسی عبور می‌کنند، با طول‌موج‌های مختلف نور که به روش‌های مختلف با میدان تعامل دارند. نتیجه به عنوان رنگین‌کمان پس از طوفان شناخته می‌شود. طیفی از طول‌موج‌ها با بارانی از قطرات شفاف از هم جدا می‌شوند. به طور مشابه، گاز و غبار شناور در خلاء بین ستاره‌ای و بین کهکشانی، زمزمه الکترومغناطیسی ضعیف خود را حمل می‌کند، که باعث می‌شود طول‌موج‌ها با سوسو زدن به سرعت‌های متفاوتی کاهش پیدا کنند.

عبور نور — نوری که از ماده باریونی نامرئی عبور می کند، پراکنده می شود و باعث می شود که با سرعت های متفاوتی حرکت کند.

چند سال پیش، دانشمندان استرالیایی پیشنهاد کردند که از نور FRB می‌توان برای اندازه‌گیری چگالی ماده غیرتاریک “پنهان‌شده” در ابر ماده شناور بین راه شیری و کهکشان‌های نزدیک استفاده کرد. ماده و سرعت انبساط کیهان اندازه‌گیری پراکندگی با فاصله به روشی ثابت به نام رابطه مک‌کوارت افزایش می‌یابد. این رابطه برای اکثر FRB‌ها در عرض چند میلیارد سال نوری صادق بود، تنها با یک مثال درخشان. فوران مجددی که سال گذشته در یک کهکشان کوتوله در فاصله ۴ میلیارد سال نوری از ما کشف شد، دارای نرخ پراکندگی با منبعی بیش از دو برابر دورتر است.

رابطه مک‌کوارت با FRB 20220610A نیز از بین می‌رود و برخی پراکندگی‌ها به وضوح کمی پیچیده‌تر از بعد از بررسی دقیق سایر ویژگی‌های نور، محققان پیشنهاد کردند که طوفان کیهانی از پلاسمای مغناطیسی متلاطم که بین اینجا و منبع FRB اخیراً کشف شده است احتمالاً در کهکشان میزبان رخ می‌دهد، طیف آن را به هم ریخته است.

FRB‌ها ثابت کرده‌اند که ابزار قدرتمندی در نجوم هستند و به معنای واقعی کلمه قسمت‌های پنهان زمین را روشن می‌کنند. با هر رمز و راز جدیدی که به کاتالوگ اضافه می‌شود، به درک اینکه این اسرار دقیقاً چه چیزی را نشان می‌دهند، نزدیک‌تر می‌شویم. این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.

سوالات

واکنش به امواج رادیویی از فضا چیست؟

واکنش به امواج رادیویی از فضا به اطلاعات و تحلیل‌هایی اشاره دارد که از امواج رادیویی فوران های رادیویی سریع (FRBs) گرفته شده است. FRBs فلاش‌های مکرری از امواج رادیویی با طول میلی‌ثانیه هستند که منشأ مختلفی مانند ستاره‌های نوترونی مغناطیسی می‌توانند داشته باشند. این پدیده‌ها به عنوان اسرارآمیز شناخته می‌شوند، زیرا هنوز کاملاً مشخص نیست که چگونه و از کجا ایجاد می‌شوند.

انفجار رادیویی مرموز از فضا چیست؟

انفجار رادیویی مرموز از فضا به امواج رادیویی با قدرت بسیار بالا و با فرکانس‌های مختلف اشاره دارد که از خارج از کهکشان راه شیری به دید محققان می‌آیند. این انفجارها با نام انفجارهای رادیویی سریع (FRB) شناخته می‌شوند و به عنوان یکی از پدیده‌های مرموز و جذاب نجوم محسوب می‌شوند. این انفجارها به اندازه‌ای قوی هستند که می‌توانند کل کهکشان را درخشان کنند.

رمز و راز انفجار رادیویی سریع چیست؟

رمز و راز انفجار رادیویی سریع مرتبط با نحوه ایجاد این انفجارها هنوز کاملاً حل نشده است. محققان چندین نظریه را پیشنهاد داده‌اند، از جمله انفجارهای مرتبط با ستاره‌های نوترونی مغناطیسی مگنتار، برخورد دوتایی ستاره‌های نوترونی، و ادغام کوتوله‌های سفید. اما هنوز تأییدی دقیق برای هیچکدام از این نظریه‌ها وجود ندارد.

چند ایده برای انفجارهای رادیویی سریع چیست؟

یکی از نظریه‌های پیشنهادی این است که این انفجارها توسط مگنتارها، نوعی ستاره نوترونی مغناطیسی که به آرامی می‌چرخند، ایجاد می‌شوند. این نظریه اشاره دارد که پشت FRB‌ها انفجارهای بسیار قوی انرژی مغناطیسی وجود دارد. با این حال، تاکنون هیچ راهی برای اثبات این نظریه یافت نشده است.

فرکانس های رادیویی مرموز چیست؟

فوران‌های سریع رادیویی (FRB) امواج رادیویی با طول میلی‌ثانیه را در بر می‌گیرند. این امواج رادیویی به دلیل زمان کوتاهی که طول می‌کشند و اسرارآمیز بودن منشأ آنها، با نام FRB شناخته می‌شوند. تحقیقات بر روی این امواج رادیویی به دلیل دشواری مشخص کردن منشأ آنها همچنان ادامه دارد.

در چارچوب یافته‌های محققان، انفجارهای رادیویی مرتبط با ادغام ستاره‌های نوترونی در مقایسه با پرتاب میدان‌های مغناطیسی چگونه است؟

محققان پیشنهاد می‌کنند که انفجارهای رادیویی از ادغام ستاره‌های نوترونی شبیه امواجی هستند که توسط مگنتارها ساطع می‌شوند. اما تفاوت اصلی در زمان انتشار این گازها نهفته است. در حالی که مگنتارها پس از تشکیل امواج رادیویی ساطع می‌کنند، انفجار امواج رادیویی در مورد ادغام ستاره‌های نوترونی درست قبل از ادغام واقعی رخ می‌دهد.

همچنین، تاریخ انتشار این دو پدیده چگونه متفاوت است و محققان چه پیشرفت‌های تکنولوژیکی را برای تأیید نظریه‌های خود پیشنهاد می‌کنند؟

تاریخ انتشار این دو پدیده متفاوت است؛ انفجارهای رادیویی سریع از ادغام ستاره‌های نوترونی قبل از ادغام حاصل می‌شوند. برای تأیید نظریه‌ها، محققان به پیاده‌سازی فناوری‌های پیشرفته مانند آرایه کیلومتر مربعی اشاره کرده‌اند. این ابزارها می‌توانند اطلاعات دقیقتری از این انفجارها را فراهم کنند و به تأیید یا رد نظریه‌ها کمک کنند.

تعاریف

همجوشی ستاره نوترونی:

فرآیند برخورد دو ستاره نوترونی اغلب منجر به آزاد شدن انرژی الکترومغناطیسی می‌شود که به صورت انفجارهای سریع امواج رادیویی دیده می‌شود.

میدان پلاسمایی الکترونپوزیترون:

حالتی از ماده متشکل از قطعات مساوی از الکترون‌ها و پوزیترون‌ها که در طول نزدیک شدن به یک ستاره نوترونی تشکیل شده و انرژی الکترومغناطیسی تولید می‌کند.

جدول کیلومتر مربع:

آرایه‌ای پیشرفته از تلسکوپ‌های رادیویی، که برای پرتاب در سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده است، به عنوان وسیله‌ای برای تأیید نظریه‌های مربوط به ادغام ستاره‌های نوترونی و انفجارهای سریع رادیویی پیشنهاد شده است.

انفجار رادیویی سریع (FRB):

انفجارهای شدید و چند میلی‌ثانیه‌ای امواج رادیویی مشاهده شده در فضا، با FRB 20220610A نمونه‌ای است که نظریه‌های موجود را به چالش می‌کشد.

اندازه‌گیری پراکندگی:

اندازه‌گیری گسترش طول موج یک انفجار رادیویی سریع، که برای مطالعه محیط بین ستاره‌ای و بین کهکشانی استفاده می‌شود. رابطه Macquart افزایش مورد انتظار آن را با فاصله توصیف می‌کند.