8 دقیقه
هر ۴۴ دقیقه یک بار آسمان چشمک میزند؛ نه با نور مرئی، بلکه با یک پالس هماهنگ از امواج رادیویی و پرتوهای ایکس که از یک منبع سرسخت در عمق کهکشان ما برمیخیزد. این ریتم نامطمئن است، زیرا بهراحتی در دستهبندیهای مرسوم منابع رادیویی کیهانی جای نمیگیرد و نیاز به بازاندیشی نظری را به وجود میآورد. درک چنین منبعی میتواند بینشهای تازهای درباره فیزیک اجرام فشرده، میدانهای مغناطیسی و فرآیندهای پرانرژی در محیط کهکشانی فراهم کند.
کشف و شانس مشاهدهٔ همزمان
این سیگنال از ASKAP J1832-0911 نشأت میگیرد، جسمی که توسط تلسکوپ مسیریاب آرایهٔ کیلومتر مربعی استرالیا (ASKAP) در سرزمین واجارری کشف شد. ASKAP انفجارهای رادیویی تکرارشوندهای را شناسایی کرد که هرکدام تقریباً دو دقیقه طول میکشند و هر ۴۴ دقیقه تکرار میشوند — الگویی که این منبع را در میان خانوادهٔ نادر و معماگونهای قرار میدهد که بهعنوان گذراهای بلنددوره (long-period transients یا LPTs) شناخته میشوند. این نوع گذراها بهلحاظ تناوب و مدت پالس از پالسارهای سنتی و فورانهای رادیویی سریع (FRBها) بسیار متفاوتاند و همین تفاوت باعث شده است محققان در توضیح منشأ و مکانیزمشان محتاط و بالقوه خلاق باشند.
تصویری از آسمان که ناحیهٔ پیرامون ASKAP J1832-0911 را نشان میدهد. پرتوهای ایکس از رصدخانهٔ پرتو ایکس چاندرا، دادههای رادیویی از تلسکوپ رادیویی MeerKAT در آفریقای جنوبی و دادههای فروسرخ از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا ترکیب شدهاند.
آنچه یک کنجکاوی رادیویی مرتب را به موضوعی عمیقتر تبدیل کرد، زمانبندی و همزمانی مشاهدات بود. هنگامی که ASKAP در حال نقشهبرداری آسمان بود، رصدخانهٔ چاندرا بهطور اتفاقی همان بخش از آسمان را زیرنظر داشت. تیم پژوهشی موفق شد پالسهای رادیویی ASKAP را با جرقههای پرتو ایکس چاندرا جفت کند — نخستین آنتیافی از انتشار پرتو ایکس از یک LPT. این آشکارسازی چندطیفی همزمان بلافاصله دستی تازه بر فیزیک پشت این منابع عجیب زد و آزمونهایی را ممکن ساخت که پیش از این در انحصار منابع شناختهشده نبود.
چرا این یافته ایدههای رایج درباره گذراها را به چالش میکشد
گذراهای بلنددوره دستهای جوان و مرموز از منابع کیهانی هستند. برای نخستین بار در سال ۲۰۲۲ شناخته شدند و بهطور کلی با انفجارهایی تعریف میشوند که با فاصلهٔ دقیقهها تا ساعتها از هم رخ میدهند — شکاف زمانی که بسیار طولانیتر از مقیاس میلیثانیهای یا ثانیهای پالسارها و FRBها است. تاکنون تنها حدود ده LPT در فهرستهای رصدی ثبت شدهاند و همین کمیابی نظریهپردازان را به حدس و گمان دربارهٔ منشأ آنها واداشته است: آیا اینها مگنتار هستند، کوتولههای سفید عجیب و غریب با میدانهای قوی، سامانههای دوتایی با تعامل نزدیک، یا گونهای کاملاً جدید از اجرام فشرده؟
آشکارسازی پرتو ایکس دامنهٔ احتمالات را تنگتر میکند. پرتوهای ایکس فوتونهایی با انرژی بالاتر نسبت به امواج رادیویی دارند؛ حضور آنها دلالت بر فرآیندهای پرانرژی در نزدیکی اجرام گرم و فشرده دارد. این موضوع تِندِنسِ گمانهها را به سمت بازماندههای فشرده مانند مگنتارها — ستارههای نوترونی با میدانهای مغناطیسی بسیار قوی — یا سامانههایی میبرد که در آن یک جرم فشرده با ستارهٔ همراه تعامل دارد، مثلاً یک کوتولهٔ سفید پُرمغناطیس در یک مدار تنگ. با این حال، هیچیک از این مدلهای آشنا بهطور کامل با مشاهدات تطابق ندارند: مدت پالس حدود دو دقیقه و دورهٔ دقیق ۴۴ دقیقه سرنخهای لجبازی هستند که توضیحات متداول را به چالش میکشند.
منحنیهای نوری رادیویی و پرتو ایکس که نشان میدهند ASKAP J1832-0911 در هر دو باند پالس میدهد.
فراتر از دستهبندی صرف، امضای چندطیفی ابزارهای عملی قدرتمندی در اختیار ستارهشناسان میگذارد: رفتار پرتو ایکس را میتوان برای آزمون مکانیزمهای تابشی و ترسیم بودجهٔ انرژی به کار برد. آیا پالس ایکس محصول فرعی همان رویدادی است که انفجار رادیویی را تولید میکند، یا از منطقه یا فرآیند متفاوتی سرچشمه میگیرد؟ تعامل میان زمانبندی، شکل طیفی و درخشندگی در باندهای مختلف همان چیزی است که نظریهپردازان اکنون با دقت بیشتری تحلیل خواهند کرد. تحلیل طیفی، سنجش قطبش رادیویی، بررسی تغییرات فاز-وابسته و مدلسازی انتشار غیرترمال و حرارتی از جمله ابزارهایی هستند که میتوانند منشأ تابش را تفکیک کنند.
دکتر ژیتِنگ (اندی) وانگ از ICRAR/Curtin، در جلو تلسکوپ رادیویی ASKAP متعلق به CSIRO.
پیامدها برای اخترشناسی گذرا و جستجوهای آتی
اگر ASKAP J1832-0911 نخستین نمونهٔ یک جمعیت بزرگتر از LPTهای چندباندی باشد، آنگاه راهبردهای مشاهدهای هماهنگ ضروری خواهند شد. نظرسنجیهای رادیویی با میدان دید وسیع، مانند ASKAP و MeerKAT، میتوانند نامزدهای LPT را آشکار کنند. مشاهدات هدفمند پرتو ایکس — که اغلب محدودیت زمان و نشانهگیری دارند — وقتی در زمان مناسب یک LPT را گرفتار کنند پاداشهای علمی بزرگی خواهند داشت. تطبیق متقابل فهرستهای بزرگ رادیویی با دادههای آرشیوی پرتو ایکس نیز ممکن است همتایان نادیدهانگاشته را آشکار سازد و جمعیتشناسی این پدیده را قابلبرآورد کند.
در عمل، این کشف ارزش کار گروهی جهانی و تکمیلپذیری ابزارها را نشان میدهد. رصد مداوم گستردهٔ ASKAP و حساسیت متمرکز چاندرا بهصورتی ترکیبی عمل کردند که هیچیک بهتنهایی قادر به انجام آن نبودند. با یافتن LPTهای بیشتر، خواهیم فهمید که آیا ASKAP J1832-0911 یک نمونهٔ غیرمعمول است یا نمونهٔ اصلی یک جمعیت بزرگتر که تا کنون در دیدرس ما پنهان بودهاند. افزون بر این، جمعآوری آماری از تکرارها، تغییرات میاندورهای و طیفهای انرژی میتواند به برآورد نرخ وقوع و ارتباط احتمالی این منابع با دیگر پدیدههای گذرا مانند FRBها کمک کند.
تلسکوپ رادیویی ASKAP متعلق به CSIRO در سرزمین Wajarri Yamaji در استرالیا.
از نظر فنی، این یافته نشان میدهد که سرمایهگذاری در شبکههای نظارتی با تکرار بالا (high-cadence) و ظرفیت پردازش دادهٔ فوری اهمیت دارد. الگوریتمهای کشف گذرا باید قادر به تشخیص الگوهای منظم با دورههای بلند باشند؛ تحلیلهای مبتنی بر یادگیری ماشین که الگوهای زمانی-طیفی را شناسایی میکنند، میتوانند نقش کلیدی ایفا کنند. همچنین، پیوند دادن دادهها از ابزارهای مختلف — رادیو، پرتو ایکس، فروسرخ و گسیلهای احتمالی پرتو گاما — به مدلسازی جامعتری منجر خواهد شد که توانایی تفکیک میان سناریوهای مگنتار، باینری کوتولهٔ سفید و سناریوهای جدید را دارد.
دیدگاه کارشناسان
«هنگامی که یک منبع هم در باند رادیویی و هم در باند پرتو ایکس بهطور منظم و در چرخهای بلند پالس میدهد، ما را ناگزیر به بازنگری منابع انرژی و هندسهٔ انتشار میکند،» میگوید دکتر میرا سولانو، اخترفیزیکدانی که روی اجرام فشرده تحقیق میکند. «آیا موتور مرکزی در حال چرخش است؟ آیا چیزی در حال گردش به دور آن است؟ یا آیا فعالیت مغناطیسی مانند متрониومی نجومی خاموش و روشن میشود؟ هر یک از این احتمالها نشانههای متفاوتی دارد که میتوانیم آزمون کنیم. گام بعدی کمپینهای هماهنگ است که تصویر طیفی کامل را در طول چندین چرخه ثبت کنند.»
این پرسشها منجر به برنامهریزیهای دقیق تر برای رصدهای همزمان، بهخصوص اندازهگیریهای قطبش، طیفسنجی با تفکیک زمانی بالا و پیگیریهای طولانیمدت میشود. برای نمونه، اگر قطبش رادیویی پالسها تغییر فازی منظم نشان دهد، این میتواند مدار یا پیشجاریِ (precession) محور مغناطیسی را نشان دهد؛ از سوی دیگر، طیف پرتو ایکس میتواند نشاندهندهٔ فرآیندهای شتابدهی ذرات یا گرمایشی در اطراف دیسکهای آکرتیونی یا مناطق شوکزده باشد.
کهکشان راه شیری رازهایی در دل خود پنهان کرده است. ASKAP J1832-0911 یادآوری است که حتی در کهکشان خودمان، طبیعت میتواند عناصر آشنا — مثل مغناطیس، ستارگان فشرده، و حرکت دوتایی — را به گونهای ترکیب کند که در نگاه اول غریب به نظر برسند. تنها راه آشکار کردن آنچه واقعاً در جریان است این است که در سراسر طیف گوش دهیم، همزمانیها را دنبال کنیم و بگذاریم دادهها نظریهها را وادار به تطبیق کنند. چه بسا این سیگنال منظم ۴۴ دقیقهای نخستین سطرِ فصل تازهای در مطالعهٔ مرگ، تعامل و درخشندگی ستارگان باشد؛ فصلی که نیازمند همکاری میانرصدخانهای، روشهای نوین تحلیل داده و آزمایش مدلهای نوین فیزیکی است.
منبع: scitechdaily
نظرات
آسمانچرخ
یادم افتاد تو یه پروژه دانشگاهی کلی دردسر کشیدیم برای همزمانی دادهها؛ گرفتن این پالسها آنهم در دو باند واقعاً هنر است، کاش بتونیم دنبالش کنیم...
آرمین
هیجانانگیزه ولی بنظر میاد کمی فرضیهسازی تو متن هست، باید بیشتر روی رد سناریوها کار کنن. منتظر اندازهگیری قطبش و طیفسنجی با تفکیک زمانیام
آستروست
همزمانی رادیو و پرتو ایکس نکتهٔ کلیدیه. جمعیتشناسی لازم داریم، فقط چند مورد کافی نیست. خوبه آرشیوها رو هم چک کنن، شاید همتایان پنهان باشن
کوینپایل
این خبر انگار خوبه ولی سوال اصلی: نویزه یا واقعیه؟ اگر واقعی باشه، باید تکرارپذیری و رد خطا رو ثابت کنن، وگرنه زود قضاوت نکنیم
دیتاپالس
چه عجیب؛ هر ۴۴ دقیقه یک پالس؟ انگار قلب کهکشان داره میتپه! ولی واقعا چطور میشه اینقدر منظم باشه ولی با مدلهای شناختهشده جور درنیاد
ارسال نظر