شناسایی منبع انفجار رادیویی سریع: ماهواره غیر فعال ناسا عامل پدیده عجیب

یک سیگنال رادیویی قدرتمند و مرموز با نام انفجار رادیویی سریع (FRB)، در تاریخ ۱۳ ژوئن ۲۰۲۴ کشف شد که به یکی از یافته‌های جالب توجه در حوزه نجوم رادیویی انجامید. برخلاف بیشتر FRBها که منشأ آن‌ها رویدادهای کیهانی بسیار دور هستند، این سیگنال منبعی کاملاً محلی داشت: ماهواره منقضی شده Relay 2 ناسا که از اواخر دهه ۱۹۶۰ به صورت غیر فعال در مدار زمین باقی مانده است.

پیشینه: بررسی منشأ انفجارهای رادیویی سریع انفجارهای رادیویی سریع یا FRB، از اسرارآمیزترین پدیده‌های کیهان هستند که با انرژی عظیم و مدت کوتاه (اغلب تنها کسری از ثانیه) شناخته می‌شوند و بعضی از آن‌ها انرژی رادیویی معادل نیم میلیارد خورشید را در چشم بر هم زدنی منتشر می‌کنند. این سیگنال‌های کیهانی معمولاً فواصل بین کهکشانی را طی می‌کنند و تاکنون تنها یک منبع شناخته شده در کهکشان راه شیری (یک مگنتار در فاصله ۳۰ هزار سال نوری) شناسایی شده است. با پیشرفت فناوری‌های کشف FRB، تمایز سیگنال‌های طبیعی کیهانی از سیگنال‌های فناوری انسانی به یک چالش اساسی بدل شده است.

کشف توسط ASKAP: ردیابی منبع سیگنال در ۱۳ ژوئن ۲۰۲۴، گروهی از اخترشناسان به رهبری دکتر کلنسی جیمز در دانشگاه کرتین با همکاری مرکز بین‌المللی پژوهش نجوم رادیویی (ICRAR)، یک انفجار رادیویی کوتاه در دامنه فرکانسی ۶۹۵.۵ تا ۱۰۳۱.۵ مگاهرتز را با استفاده از آرایه تلسکوپ ASKAP استرالیا ثبت کردند. پس از تحلیل دقیق زمان‌بندی و پراکندگی موج، مشخص شد که منبع این واقعه نه اعماق عالم بلکه یک جسم در نزدیکی زمین و حدود ۴۵۰۰ کیلومتری سطح آن بوده است.

برای شناسایی منبع، پژوهشگران داده‌های لحظه و محل دریافت سیگنال را با اطلاعات رهگیری ماهواره‌ها، به کمک ماژول Skyfield در پایتون، همسنجی کردند. بررسی‌ها به روشنی عامل را ماهواره Relay 2 ناسا با شناسه NORAD ID 737 معرفی کرد؛ ماهواره‌ای که در سال ۱۹۶۴ پرتاب شد و فقط سه سال فعال بود. از آن زمان، Relay 2 در بازه ارتفاعی ۱۸۶۷ تا ۷۶۴۸ کیلومتر بالای زمین به شکل یک یادگار دوران آغازین عصر فضا بی‌صدا گردش می‌کند.

درک منشأ سیگنال: تخلیه الکترواستاتیکی یا تخلیه پلاسما؟ محققان پس از بررسی‌های بیشتر، امکان بازتاب نور خورشید را (که در گذشته باعث نتایج مثبت کاذب شده بود) رد کردند. به جای آن، دو منشأ احتمالی بررسی شد: تخلیه پلاسما در اثر برخورد یک ذره ریز شهاب سنگی (میکرومتئورید)، یا تخلیه الکترواستاتیکی.

تخلیه الکترواستاتیکی یکی از تهدیدات شناخته شده برای ماهواره‌های مداری است. زمان عبور ماهواره از میدان ژئومغناطیسی زمین، بار الکترون منفی بر روی بدنه جمع می‌شود و با افزایش مقدار این بار به حد بحرانی، انفجاری ناگهانی به شکل تابش رادیویی رخ می‌دهد. رصدخانه آرسیبو در سال ۲۰۱۷ نیز موارد مشابهی را از برخی ماهواره‌های GPS ثبت کرده بود. هرچند برخورد میکرومتئوریت یک احتمال است، اما تیم پژوهشی تخلیه الکترواستاتیکی را گزینه محتمل‌تر می‌داند.

پیامدها برای علم و فناوری فضایی ثبت یک انفجار بسیار کوتاه و پرانرژی با فرکانس گیگاهرتز از ماهواره‌ای که بیش از نیم قرن غیرفعال بوده، برای جامعه علمی حیرت‌آور است. پژوهشگران معتقدند: «شناسایی چنین انفجاری در این بازه فرکانسی می‌تواند به توسعه روش‌های نوین برای پایش از راه دور تخلیه الکترواستاتیکی در ماهواره‌ها منجر شود.»

این یافته‌ها به چالشی فزاینده در نجوم رادیویی امروز اشاره دارد: با افزایش تعداد ماهواره‌ها و زباله‌های فضایی در مدار زمین، تمایز بین سیگنال‌های فناوری انسانی و پدیده‌های حقیقی کیهانی از اهمیت بیشتری برخوردار شده است. چنین سیگنال‌هایی می‌توانند پژوهشگران را به اشتباه انداخته و مانع از کشف صحیح FRBها، امواج گرانشی و ذرات پرانرژی کیهانی شوند.

افزون بر جنبه علمی، این تحقیق تأکید می‌کند که پایش مخاطرات مربوط به آب و هوای فضایی مانند تخلیه الکترواستاتیکی، برای جلوگیری از آسیب دیدن ماهواره‌ها و بروز اختلالات ارتباطی و ناوبری، امری حیاتی است.

دیدگاه کارشناسان و چشم‌انداز آینده دکتر کلنسی جیمز، سرپرست پژوهش، توضیح می‌دهد: «مشاهدات ما فرصت‌های تازه‌ای برای سنجش از راه دور تخلیه الکترواستاتیک فراهم می‌آورد؛ پدیده‌ای که تهدیدی جدی برای فضاپیماها است و منبعی تازه از سیگنال‌های کاذب در کاوش پدیده‌های گذرای کیهانی به‌شمار می‌آید.»

بر اساس پیشنهاد محققان، ارتقاء ابزارهای رهگیری کنونی یا ساخت آشکارسازهای جدید می‌تواند به شناسایی و پایش لحظه‌ای این تخلیه‌ها کمک کند. این اقدامات نه تنها دقت کاوش‌های FRB را افزایش می‌دهد، بلکه به ایمنی و پایداری عملکرد ماهواره‌ها در فضای نزدیک زمین نیز کمک شایانی خواهد کرد.

جمع‌بندی کشف غیرمنتظره یک انفجار رادیویی پرانرژی از ماهواره متروکه ناسا، Relay 2، درس‌های ارزشمندی برای اخترفیزیک و فناوری فضایی دربردارد. این رویداد اهمیت تمایز میان سیگنال‌های مصنوعی و طبیعی را در محیط شلوغ مدار زمین روشن می‌کند و نشان می‌دهد ماهواره‌های قدیمی حتی پس از اتمام ماموریت، همچنان می‌توانند بر مشاهدات علمی اثرگذار باشند. با گسترش حضور انسان در فضا، نیاز به مراقبت بیشتر در برابر پدیده‌های غیرمنتظره و بهره‌گیری علمی از چنین رویدادهایی بیش از پیش احساس می‌شود.