راز فوران های رادیویی کند با اسکپ جی ۱۷۴۵ روشن شد

در آسمان رادیویی، چیزی عجیب در حال تپیدن است. دقیقه‌ها به ساعت‌ها کشیده می‌شوند، سپس سکوت می‌آید، بعد یک درخشش نیرومند رخ می‌دهد و این چرخه تکرار می‌شود. سال‌هاست این فوران‌های رادیویی کند و سرسخت هم مایه دردسر بوده‌اند و هم معما؛ در پیمایش‌های میدان‌گسترده ظاهر می‌شوند و در هیچ توضیح ساده و منظم جا نمی‌گیرند. اکنون یکی از آن‌ها که «اسکپ جی ۱۷۴۵» نام گرفته، فرصتی کم‌نظیر فراهم کرده تا سازوکار درونی این پدیده را بهتر ببینیم.

اسکپ جی ۱۷۴۵ که با «رهیاب اس‌کی‌ای استرالیا» کشف شد و سپس در سراسر طیف الکترومغناطیسی زیر نظر قرار گرفت، فقط یک جهش ناشناس دیگر در داده‌ها نیست. این جرم بخشی از یک جفت ستاره نزدیک به هم است که ماده و آشوب مغناطیسی را میان خود رد و بدل می‌کنند. همین جفت‌بودن، یعنی یک کوتوله سفید برافزایشی که از همدم خود گاز می‌رباید، همان چرخ‌دنده گمشده‌ای است که برای توضیح یک گروه از این گذراهای بلنددوره لازم بود.

نقشه کهکشانی گذراهای بلنددوره، شامل نمونه‌هایی که شواهدی از سامانه‌های دوتایی دارند، و گذراهای رادیویی مرکز کهکشان. ترکیب تصویری ارائه‌شده از سوی نویسنده. 

چرا این منابع تا این اندازه بیگانه و نامأنوس به نظر می‌رسند؟ چون در بازه‌های زمانی بسیار طولانی‌تر از تپ‌اخترهای معمولی تپش دارند. بیشتر تپ‌اخترهای رادیویی در کسری از ثانیه تا چند ثانیه می‌چرخند. اما گذراهای بلنددوره در مقیاس دقیقه تا ساعت چشمک می‌زنند. رفتارهای آن‌ها نیز سرسختانه و غیرعادی بوده است: بعضی از آن‌ها دهه‌ها به شکلی قابل اعتماد دیده شده‌اند، برخی دیگر برای روزها و حتی سال‌ها خاموش می‌مانند. با توجه به اینکه تنها حدود دوازده نمونه از آن‌ها شناخته شده، هر نمونه تازه و دقیق رصدشده یک دستاورد ارزشمند به شمار می‌رود.

اسکپ جی ۱۷۴۵ به چنین دستاوردی تبدیل شد. گروه‌های پژوهشی آن را با تلسکوپ‌های رادیویی، ابزارهای نوری و رصدخانه‌های پرتو ایکس دنبال کردند. نتیجه، یک اثر انگشت روشن بود: فوران‌های رادیویی و درخشش‌های پرتو ایکس با ریتم مداری دو ستاره‌ای که به دور هم می‌گردند هم‌زمان بود. به بیان ساده، هر بار که این جفت یک دور کامل مدار خود را طی می‌کند، سامانه در بیش از یک نوع نور روشن می‌شود.

این هم‌زمانی یک کشف کلیدی است. چنین الگویی توضیح‌های ساده‌ای مانند یک ستاره نوترونی منزوی با چرخش کند را کنار می‌زند. در عوض به یک متغیر فاجعه‌آمیز اشاره می‌کند؛ یک سامانه دوتایی فشرده که در آن گرانش کوتوله سفید، گاز را از ستاره همسایه جدا می‌کند. این گاز ربوده‌شده آرام و منظم وارد نمی‌شود. برخورد می‌کند، برش می‌خورد، گرم می‌شود و در امتداد میدان‌های مغناطیسی هدایت می‌گردد؛ در جایی که جریان به سطح کوتوله سفید می‌کوبد پرتو ایکس تولید می‌شود و در جایی که ذرات باردار در میدان‌های مغناطیسی نیرومند می‌چرخند، تابش رادیویی شکل می‌گیرد.

تلسکوپ رادیویی اسکپ در اینیاریمانها ایلگاری بوندارا، رصدخانه رادیواخترشناسی مورچیسون وابسته به سی‌اس‌آی‌آر‌او، در سرزمین واجاری یاماجی در استرالیای غربی. 

آن را مانند یک مخلوط‌کن کیهانی مجهز به آهن‌ربا تصور کنید. ماده به درون می‌ریزد. به یک جسم فشرده می‌کوبد. خطوط میدان مغناطیسی می‌پیچند و گسسته می‌شوند. ذرات شتاب می‌گیرند. امواج رادیویی زاده می‌شوند. جمله کوتاه است. اثر، عظیم.

فوران‌های رادیویی به‌ویژه نکته‌گو هستند. ویژگی‌های آن‌ها با تابشی همخوانی دارد که وقتی الکترون‌های نسبیتی با میدان‌های مغناطیسی قوی و منظم برهم‌کنش می‌کنند تولید می‌شود؛ فرایندی که در زمینه‌های دیگر اخترفیزیکی آشناست، اما به‌ندرت به این پاکیزگی با یک چرخه برافزایش پیوند خورده است. این کشف دو مؤلفه را به هم وصل می‌کند: مخزنی از ذرات باردار، یعنی برافزایش، و ساختاری مغناطیسی نیرومند، یعنی میدان کوتوله سفید و شاید سهم ستاره همدم. این دو در کنار هم آتش‌بازی‌های رادیویی کند و تکرارشونده‌ای را می‌سازند که اخترشناسان مدت‌ها درگیر توضیح آن بودند.

پیامدهای گسترده‌تری نیز وجود دارد. تا امروز بیشتر گذراهای بلنددوره مانند سیگنال‌های بی‌سرپرست در داده‌ها شناور بودند: آشکارسازی‌های فقط رادیویی با زمینه چندطولی‌موجی اندک یا حتی بدون آن، که اغلب در نزدیکی صفحه غبارآلود راه شیری پنهان می‌شدند. اسکپ جی ۱۷۴۵ برای این جمعیت، لحظه‌ای شبیه کشف سنگ روزتا است. اکنون که سرنخ‌های رادیویی، نوری و پرتو ایکس در دسترس است، اخترشناسان می‌توانند بررسی کنند آیا سامانه‌های مشابه، یعنی کوتوله‌های سفید برافزایشی با شرایط مناسب میدان مغناطیسی و انتقال جرم، می‌توانند دیگر اعضای این رده عجیب را نیز توضیح دهند یا نه.

این کشف همچنین آزمایشگاهی برای فیزیک پلاسمای شگفت‌انگیز می‌گشاید. این دوتایی‌ها جریان‌ها و میدان‌هایی را در شرایطی میزبانی می‌کنند که بازسازی آن‌ها روی زمین ناممکن است: پلاسماهای مغناطیده، موج‌های ضربه‌ای و شتاب‌گیری ذرات در مقیاس‌های فشرده. مشاهده اینکه تابش چگونه با مدار روشن و خاموش می‌شود، به پژوهشگران اجازه می‌دهد علت و معلول را ببینند؛ اینکه تغییر در نرخ برافزایش یا هندسه سامانه چگونه خروجی تابشی را دگرگون می‌کند. این برای نظریه‌پردازانی که می‌کوشند ریزفیزیک برافزایش مغناطیده را ترسیم کنند، بسیار ارزشمند است.

پرسش‌ها همچنان باقی است. چه تعداد از گذراهای بلنددوره کوتوله‌های سفید برافزایشی هستند و چه تعداد به موجودات کیهانی عجیب دیگری تعلق دارند؟ چه چیزی تعیین می‌کند که یک سامانه پالس‌های رادیویی درخشان، تابش پایدار یا دوره‌های طولانی سکوت تولید کند؟ و مهم‌تر از همه: آیا این سامانه‌ها می‌توانند درباره برهم‌کنش‌های مغناطیسی در دیگر دوتایی‌های فشرده، از جمله سامانه‌هایی که شاید روزی با هم ادغام شوند، به ما چیزی بیاموزند؟

اسکپ جی ۱۷۴۵ پرونده را نمی‌بندد. فقط صفحه را ورق می‌زند و روایتی به ما می‌دهد که می‌توانیم دنبال کنیم؛ هر بار یک مدار، هر بار یک فوران.