دانشمندان برای اولین‌بار منبع انفجارهای رادیویی سریع را شناسایی کردند

تصویرسازی از پرتوهای رادیویی سریع
آتش‌بازی‌های آسمانی که در محیط‌های مغناطیسی نزدیک به برخی از ستاره‌های نوترونی رخ می‌دهند، می‌توانند عامل انفجارهای رادیویی سریع (FRBs) باشند.

پرتوهای رادیویی سریع انتشار حجم فوق‌العاده بالای انرژی هستند. آنها مقدار انرژی تولیدی خورشید درطول چند روز را تنها در کسری از ثانیه آزاد می‌کنند. اما منشأ تعداد بسیار کمی از آن‌ها شناسایی شده و منبع واقعی آنها همچنان نامشخص است.

مطالعه‌ی پرتوهای رادیویی سریع دشوار است؛ زیرا بیشتر اوقات، تنها یک‌بار منفجر می‌شوند. این ویژگی پیش‌بینی آن‌ها را غیرممکن می‌سازد و ردیابی‌شان به منبعی خاص را دشوار می‌کند. تعدادی از پرتوهای رادیویی سریع یک‌باره به کهکشان‌هایی در فاصله‌های میلیون‌ها تا میلیاردها سال نوری ردیابی شده‌اند. ستاره‌شناسان همچنین می‌توانند ویژگی‌هایی مانند قطبش را بررسی کنند تا بفهمند این امواج رادیویی در مسیر خود به زمین از چه نوع محیطی عبور کرده است.

اینکه چه نوع ستاره‌هایی ممکن است پرتوهای رادیویی سریع تولید کنند هنوز تا حد زیادی معما است؛ اما شواهد به طور فزاینده‌ای به «مگنتارها» ارتباط پیدا می‌کند. مگنتارها ستاره‌های نوترونی غیرعادی یا بقایای هسته‌ی بسیار متراکم ستاره‌ای عظیم پس از انفجار ابرنواختر هستند و تفاوتشان با ستارگان نوترونی معمولی، میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌تر است.

به گزارش ساینس‌آلرت، اکنون مطالعه‌ای شگفت‌انگیز‌ برای اولین بار مکانیزم شکل‌گیری پرتوهای رادیویی سریع را مشخص کرده است. تیمی از ستاره‌شناسان با بررسی نور درخشان انفجار رادیویی سریعی که در سال ۲۰۲۲ شناسایی شد، منبع آن را به میدان مغناطیسی قدرتمندی در اطراف یک مگنتار در کهکشانی به فاصله ۲۰۰ میلیون سال نوری نسبت دادند. آن انفجار که FRB 20221022A نام گرفت، اولین مدرک قطعی است که نشان می‌دهد انفجارهای رادیویی سریع می‌توانند از مغناطیس‌سپهرهای مگنتارها ناشی شوند.

«کیوشی ماسویی»، دانشیار فیزیک در MIT می‌گوید: «در اطراف ستاره‌های نوترونی با میدان مغناطیسی بسیار قوی که به عنوان مگنتار شناخته می‌شوند، اتم‌ها نمی‌توانند وجود داشته باشند؛ زیرا توسط میدان‌های مغناطیسی از هم می‌پاشند. نکته جالب اینجاست که ما متوجه می‌شویم انرژی ذخیره‌شده در آن میدان‌های مغناطیسی، نزدیک به منبع درحال پیچش و تنظیم مجدد است؛ به‌طوری که می‌تواند به صورت امواج رادیویی آزاد شود که ما قادر به مشاهده آنها از نیمه دیگر جهان هستیم.»

کیزی نیمو، اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و همکارانش برای ردیابی منشأ انفجارهای رادیویی سریع، خاصیتی به نام سوسو‌زنی را مطالعه کردند. سوسو‌زنی همان چیزی است که باعث می‌شود ستاره‌ها چشمک بزنند و علت آن انحراف مسیر نور هنگام عبور از گاز در فضا است. هرچه فاصله‌ی طی‌شده بیشتر باشد، سوسوزنی قوی‌تر است. FRB 20221022A از نظر ویژگی‌هایی که انفجارهای رادیویی سریع دارند، نسبتاً معمولی است. این رویداد مدت زمان متوسطی در حدود دو میلی‌ثانیه داشت و قدرت آن نیز متوسط بود. این ویژگی‌ها آن را به موردی عالی برای مطالعه و درک ویژگی‌های سایر انفجارهای رادیویی سریع تبدیل می‌کند.

مقاله‌ای همراه با تحقیق اخیر که قطبش نور یا میزان چرخش جهت‌گیری امواج ناشی از FRB 20221022A را بررسی کرده بود، یک تغییر زاویه‌ی S شکل را پیدا کرد که با جسمی چرخان سازگار بود. این ویژگی برای یک انفجار رادیویی سریع بی‌سابقه است و نشان داد که سیگنال از نزدیکی جسم چرخان سرچشمه می‌گیرد.

نیمو و همکارانش متوجه شدند که اگر بتوانند درجه‌ی درخشش (سوسوزنی) در FRB 20221022A را تعیین کنند، می‌توانند اندازه‌ی ناحیه‌ای را که این پدیده از آنجا منشأ گرفته است، محاسبه کنند. نور ناشی از پرتوی رادیویی سریع، نشان‌دهنده‌ی سوسوزنی قوی بود و محققان را به ناحیه‌ای گازی هدایت کرد که سیگنال را دچار انحراف کرده بود. با استفاده از آن ناحیه‌ی گازی به عنوان عدسی، آنها منبع پرتوی رادیویی سریع را تا فاصله‌ای در حدود ۱۰هزار کیلومتر از منبع مغناطیسی‌اش محدود کردند.

بررسی درخشش FRB 20221022A باعث شد محققان بتوانند منطقه‌ی محل انتشار امواج را به شعاع کوچک‌تری محدود کنند

این اولین مدرک قطعی است که نشان می‌دهد پرتوهای رادیویی سریع و فراکهکشانی می‌توانند از درون مگنتوسفر ستاره‌های نوترونی بسیار مغناطیسی (مگنتارها) سرچشمه بگیرند. اما این تنها بخشی از ماجرا محسوب می‌شود.

تکنیک‌های مورد استفاده توسط محققان نشان می‌دهد که درخشش ممکن است یک روش بررسی قدرتمند برای سایر پرتوهای رادیویی سریع باشد، بنابراین اخترشناسان می‌توانند جهت درک تنوع این امواج تلاش و بررسی کنند که انواع دیگری از ستاره‌ها نیز ممکن است این فوران‌های قدرتمند را ایجاد کنند یا خیر.