جیمز وب منشأ یک فوران رادیویی سریع دوردست را آشکار کرد

وقتی در سال ۲۰۲۴ یک درخشش رادیویی تنها و به‌سرعت یک چشم‌برهم‌زدن آشکارساز میرکت را روشن کرد، اخترشناسان هم‌زمان با یک مسئله و یک فرصت روبه‌رو شدند. این سیگنال فقط کسری از ثانیه دوام آورد، اما انرژی‌ای هم‌ارز چندین روز خروجی خورشید را با خود حمل می‌کرد. آن فوران گذرا، که یکی از دورترین فوران‌های رادیویی سریع ثبت‌شده تا امروز است، اکنون به کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب تا خانه کهکشانی خود ردیابی شده و نگاه دانشمندان به پیشران‌هایی را که این درخشش‌های رادیویی کیهانی را تولید می‌کنند، تغییر داده است.

وب چگونه میزبان شگفت‌آور را مشخص کرد

آرایه‌های رادیویی زمینی می‌توانند فوران‌های رادیویی سریع را با حساسیتی بسیار بالا آشکار کنند، اما تعیین موقعیت دقیق آن‌ها در یک کهکشان مشخص اغلب به رصدهای تکمیلی در طول‌موج‌های دیگر نیاز دارد. ابزارهای فروسرخ نزدیک وب، کهکشانی فشرده را در همان موقعیتی تصویربرداری کردند که میرکت نشان داده بود. اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی انتقال به سرخ این کهکشان نشان می‌دهد که این رویداد حدود سه میلیارد سال پس از مهبانگ رخ داده است، یعنی در دوره‌ای که جهان با سرعت زیادی در حال ساخت ستارگان بود.

این زمان‌بندی اهمیت زیادی دارد. فوران‌های رادیویی سریع مکان‌یابی‌شده پیشین معمولا از دوره‌های بسیار متأخرتر و از کهکشان‌های بزرگ و فعال در ستاره‌زایی می‌آمدند. اما این میزبان تازه بسیار کوچک‌تر از انتظار است، حدود هزار برابر کم‌جرم‌تر از آنچه مدل‌ها برای منبعی در این فاصله پیش‌بینی کرده بودند. این کشف یک فرض ساده و منظم را وارونه می‌کند: همه فوران‌های رادیویی سریع از کهکشان‌های بزرگ و بالغ نمی‌آیند.

سرنخ‌هایی درباره پیشران: ادغام یا مگنتار؟

فوران‌های رادیویی سریع همچنان یکی از معماهای حل‌نشده اخترفیزیک هستند. دو سناریوی اصلی بر این بحث سایه انداخته‌اند. یکی پیشنهاد می‌کند که این فوران‌ها از ادغام اجرام فشرده، مانند دو ستاره نوترونی، پدید می‌آیند. چنین برخوردهایی می‌توانند انرژی عظیمی آزاد کنند، اما معمولا به میلیاردها سال کاهش مدار نیاز دارند، بنابراین انتظار می‌رود در جمعیت‌های ستاره‌ای پیرتر رخ دهند.

سناریوی دیگر به ستاره‌های نوترونی جوان و به‌شدت مغناطیده، یعنی مگنتارها، اشاره دارد؛ بقایایی که پس از مرگ یک ستاره پرجرم در یک ابرنواختر فروپاشی هسته‌ای بر جا می‌مانند. مگنتارها می‌توانند بارها فوران کنند و این کار را در بازه‌های زمانی کوتاه پس از تولد خود انجام دهند، ازاین‌رو برای فوران‌های رادیویی سریعی که در کهکشان‌های جوان یا فشرده یافت می‌شوند، پیشران‌هایی محتمل به شمار می‌روند.

مانیشا کالب از دانشگاه سیدنی، نویسنده اصلی مقاله منتشرشده در ساینس درباره این نتیجه، پیامد آن را روشن خلاصه کرد: «تحلیل ما بسیار بعید می‌داند که این فوران خاص از ادغام اجرام فشرده پدید آمده باشد.» به بیان دیگر، کشف مشترک وب و میرکت در مورد این رویداد به سود مسیری است که از ابرنواختر به مگنتار می‌رسد.

البته این موضوع پرونده را نمی‌بندد. تنوع محیط‌های میزبان فوران‌های رادیویی سریع که تاکنون دیده شده، نشان می‌دهد چندین مسیر شکل‌گیری وجود دارد؛ برخی فوران‌ها ممکن است از سامانه‌های ادغامی پیر بیایند و برخی دیگر از مگنتارهای جوانی که در توده‌های ستاره‌زا متولد شده‌اند. آنچه رصد وب نشان می‌دهد این است که پیشران‌های پشت فوران‌های رادیویی سریع متنوع‌اند و تصویربرداری حساس فروسرخ برای خواندن زمینه کیهانی محلی آن‌ها ضروری است.

رصدهای پیگیری از همین حالا برنامه‌ریزی شده‌اند. مکان‌یابی‌های دقیق‌تر با آرایه‌های رادیویی، در کنار طیف‌سنجی فروسرخ عمیق وب، به اخترشناسان امکان می‌دهد فهرستی از انواع و سن‌های کهکشان‌های میزبان بسازند. تأسیسات آینده، مانند آرایه کیلومتر مربعی، توان کشف را افزایش خواهند داد، درحالی‌که وب و دیگر تلسکوپ‌های فضایی همچنان خود کهکشان‌ها را با جزئیات بررسی می‌کنند.

این نتیجه پیوند میان دست‌کم برخی از فوران‌های رادیویی سریع و مگنتارهای جوان زاده‌شده در کهکشان‌های نادر و فشرده را تقویت می‌کند.

با بزرگ‌تر شدن نمونه‌ها، پرسش از این‌که آیا فوران‌های رادیویی سریع می‌توانند از مسیرهای گوناگون پدید آیند، به این تغییر خواهد کرد که هر مسیر با چه بسامدی سهم دارد. فعلا وب یک داده کلیدی در اختیار اخترشناسان گذاشته است: برخی از چشمگیرترین درخشش‌های رادیویی جهان از جاهایی می‌آیند که به‌طور غیرمنتظره‌ای کوچک هستند.