اكتشف نوع غريب من انفجارات الراديو السريعة

اكتشف نوع غريب من انفجارات الراديو السريعة

على بعد 3 مليارات سنة ضوئية

رسم توضيحي لفنان لانفجار سريع للراديو يصل إلى الأرض. تم فصل أو تشتيت الترددات الموجودة في الدفقة بالمرور عبر سحب من الإلكترونات.

قد تكون هذه علامة على أن الاندفاعات الراديوية السريعة لها أكثر من سبب واحد.

استخدم علماء الفلك اثنين من أكبر التلسكوبات الراديوية في العالم لاكتشاف المثال الثاني المعروف لنوع جديد من الاندفاع الراديوي السريع (FRB) - الانفجارات الغامضة والقوية للغاية لموجات الراديو التي تتنقل عبر الفضاء آلاف المرات في اليوم.

يعد FRB الجديد ، المسمى FRB 190520 ، دليلًا قويًا على أن الأجرام السماوية المتعددة يمكن أن تكون مصدر هذه الإشارات الغامضة.

الكائن الجديد هو الشيء الثاني الذي يتم اكتشافه والذي لا ينتج فقط FRBs متكررًا ، ولكنه ينبعث أيضًا من مصدر ثابت للإشعاع الأضعف بين الانفجارات. تم وصف الإشارة بالتفصيل في ورقة بحثية نُشرت في 8 يونيو في مجلة Nature .

رُصدت الدفقات اللاسلكية السريعة لأول مرة في عام 2007 ، وهي تطلق طاقة أكثر في بضع أجزاء من الألف من الثانية القصيرة مما تفعله الشمس في عام واحد. لطالما حير علماء الفلك حول مصدر هذه الومضات الساطعة المفاجئة. ولكن نظرًا لأنها تندلع في الغالب من المجرات التي تبعد ملايين أو حتى مليارات السنين الضوئية ، وتشتعل بسرعة وفي كثير من الأحيان مرة واحدة فقط ، فمن الصعب للغاية تحديد مصادرها.

في عام 2020 ، مكّن أول اكتشاف على الإطلاق لـ FRB داخل مجرتنا العلماء من تتبع أصولها إلى نجم مغناطيسي - قشرة عالية المغناطيسية وسريعة الدوران لنجم ميت. النجوم المغناطيسية هي نوع خاص من النجوم النيوترونية ، وهي جثث نجمية فائقة الكثافة خلفتها انفجارات المستعر الأعظم. تتمتع النجوم المغناطيسية بحقول مغناطيسية قوية بشكل غير عادي أقوى بتريليونات المرات من تلك الموجودة في الأرض. لكن العلماء ليسوا متأكدين من أن جميع FRBs تأتي من مغناطيسات. 

والأغرب من ذلك ، أن الومضات من بعض FRBs تتكرر - أحيانًا في دفعة واحدة وجيزة وفي أوقات أخرى عبر تكرارات متفرقة متعددة. من بين هذه FRBs المتكررة ، الأولى والأكثر نشاطًا هي FRB 121102. تقع في مجرة ​​قزمة على بعد 3 مليارات سنة ضوئية ، يبث المصدر المجهول موجات راديو من منطقة مضغوطة على مدى دورة من 157 يومًا ؛ إنه يتناوب بين 90 يومًا من الانفجارات الراديوية القوية والمتكررة و 67 يومًا من الانبعاثات الراديوية الضعيفة والضعيفة. يعتبر FRB 121102 نشطًا للغاية (حيث تم تسجيله وهو يطلق 1652 شعلة على مدى 47 يومًا ) ولفترة من الزمن اعتقد علماء الفلك أنه الوحيد من نوعه حتى الآن. 

التقط الباحثون لمحاتهم الأولى عن الاندفاع الراديوي السريع الجديد ، FRB 190520 ، باستخدام التلسكوب الراديوي الكروي الصيني (FAST) الذي يبلغ ارتفاعه خمسمائة متر. أكد FAST أن الجسم البعيد كان ينبعث منه رشقات لاسلكية متكررة ومتكررة ، وقد حددت الملاحظات اللاحقة باستخدام مصفوفة كبيرة جدًا في نيو مكسيكو (VLA) موقعه. وجد العلماء أن مصدر الدفقات المتكررة ، مثل ابن عمها ، كان يقع في مجرة ​​قزمة على بعد حوالي 3 مليارات سنة ضوئية من الأرض. أكدت VLA أيضًا أن مصدر FRB 190520 كان صغيرًا ومضغوطًا ، وأنه كان يسرب انبعاثات راديو أضعف بين ومضات أكبر.

يقول العلماء إن وصول FRB الثاني بسلوك مشابه للأول يثير بعض الأسئلة المهمة ، ويعزز احتمال وجود نوعين مختلفين من FRB.

"هل أولئك الذين يتكررون مختلفين عن أولئك الذين لا يتكررون؟ وماذا عن البث الراديوي المستمر - هل هذا شائع؟" قال المؤلف المشارك للدراسة Kshitij Aggarwal ، وهو عالم فلك وطالب دراسات عليا في جامعة وست فرجينيا في بيان .

يعتقد علماء الفلك أن هناك آليتين مختلفتين تمامًا أو أكثر لإنتاج هذه الومضات الكونية المذهلة ، أو أن الدفقات يتم إجراؤها بواسطة أجسام في مراحل مختلفة جدًا من تطورها الكوني. 

بعض الأدلة غير المباشرة تدعم الفرضية الثانية. نظرًا لأن FRBs تصل غالبًا كنبضات مفردة من أصل غير معروف ، فعادة ما يقدر علماء الفلك مدى بُعد المصدر عن الأرض عن طريق قياس مقدار فصل الموجات الراديوية المنبعثة من FRB عن طريق التردد (مثل الضوء بعد مروره عبر المنشور) - وهو شيء ما يحدث لهم في كثير من الأحيان يواجهون الإلكترونات الحرة في الفضاء. يُطلق على هذا التأثير اسم التشتت ، ويقدم لعلماء الفلك تخمينًا تقريبيًا جيدًا عن المدى الذي قطعه وميض الراديو قبل أن يصل إلى التلسكوبات على الأرض ، بافتراض أن الإلكترونات موزعة بالتساوي في الفضاء. 

لكن القدرة على تتبع موقع مصدر FRB 190520 كشفت عن عدم تطابق غريب. تم تشتيت الموجات الراديوية من الجسم النابض بما يكفي لتكون من 8 مليارات إلى 9.5 مليار سنة ضوئية ، ولكن من خلال دراسة انزياح دوبلر ، أو تمدد الأطوال الموجية لموجات الراديو الناجم عن توسع الكون ، فإن علماء الفلك وضع الجسم بدقة أكبر على بعد أقل بقليل من 3 مليارات سنة ضوئية من الأرض.

"هذا يعني أن هناك الكثير من المواد بالقرب من FRB التي من شأنها أن تربك أي محاولة لاستخدامها لقياس الغاز بين المجرات ،" قال Aggarwal. "إذا كان هذا هو الحال مع الآخرين ، فلا يمكننا الاعتماد على استخدام FRBs كمقاييس كونية."

يمكن أن تشير السحب الإلكترونية الكثيفة بشكل غير عادي حول FRB إلى أن المصدر هو نجم مغناطيسي "حديث الولادة" لا يزال مخفيًا في مادة انفجار المستعر الأعظم الذي تسبب في نشأته. لكن الباحثين سيحتاجون إلى المزيد من القياسات قبل أن يتمكنوا من التأكد.

"مجال FRB يتحرك بسرعة كبيرة في الوقت الحالي وتصدر اكتشافات جديدة شهريًا. ومع ذلك ، لا تزال هناك أسئلة كبيرة ، وهذا الكائن يعطينا أدلة صعبة حول هذه الأسئلة ،" علم الفلك بجامعة ويست فيرجينيا ، في البيان.