رصد فوران رادیویی مرموز

0 0 0 0

توسط آیرین شیوایی , 29 فوریه 2016

فوران‌های رادیویی سریع^(۱)(FRB)، پدیده‌های پرانرژی نجومی هستند که در کسری از ثانیه (چند میلی‌ثانیه) انرژی‌ای برابر انرژی‌ تابش شده از خورشید در طی ۱۰هزار سال، آزاد می‌کنند! این فوران‌های بسیار سریع و بسیار پرانرژی اولین بار در سال ۲۰۰۷ توسط دانکن لوریمِر^(۲) از میان داده‌های آرشیوی تلسکوپ رادیویی ۶۴متری پارکِس در استرالیا کشف شدند. پس از آن، چندین بار دیگر نیز این پدیده‌ها کشف شدند اما منجمان نمی‌توانستند مکان دقیق آن‌ها را در آسمان پیدا کنند و به همین دلیل ماهیت حقیقی آن‌ها ناشناخته بود. در این مقاله، برای نخستین بار پس‌تاب‌های یک FRB در طول‌موج‌های رادیویی کوتاه‌تر شناسایی شده و با کمک تلسکوپ‌های دیگر منجمان توانسته‌اند مکان دقیق منشا آن را شناسایی کنند.

تصویر ۱: تصویر بزرگنمایی‌شده از کهکشانی بیضوی که فوران رادیویی سریع در آن توسط تلسکوپ پارکس ثبت شده است. رصدهای آرایه‌ی فشرده‌ی تلسکوپی استرالیا و تلسکوپ سوبارو کمک کردند که مکان تلسکوپ با دقت مشخص شود.
Credit: David Kaplan & Dawn Erb

مشخصه‌ی دیگری که فوران‌های رادیویی سریع علاوه بر تابش پرانرژی و سریعشان دارند، این است که تابش رادیویی دچار پراکندگی می‌شود و مولفه‌ی تابش که طول‌موج بلندتری دارد به اندازه‌ی کسری از ثانیه دیرتر از مولفه‌ی طول‌موج کوتاه‌تر به تلسکوپ می‌رسد. این اختلاف زمانی به دلیل این است که نور از پلاسما (فضایی با گاز یونیزه‌شده) عبور کرده است: هنگام عبور از پلاسما، تابش با طول‌موج بلندتر سرعت کمتری از تابش با طول‌موج کوتاه‌تر دارد. به این ترتیب با دانستن فاصله‌ی منبع و اختلاف زمانی رسیدن دو مولفه می‌توان به چگالی مواد یونیزه‌ی فضای میان‌کهکشانی پی برد.

پروژه‌ی جستجوی تپ‌اخترها و فوران‌های رادیویی فراکهکشانی^(۳) از سال ۲۰۱۴ با استفاده از تلسکوپ رادیویی پارکس در حال رصد زنده‌ی آسمان برای کشف تابش‌های رادیویی است. در این پروژه، بلافاصله پس از آنکه فوران رادیویی‌ای آشکار شود، به تلسکوپ‌های دیگری در سراسر دنیا اطلاع داده می‌شود تا پس‌تاب‌های احتمالی ثبت شوند. در ۱۸م آوریل ۲۰۱۵ سیگنالی دریافت شد که شدتش چندین برابر چیزی است که از فضای میان‌ستاره‌ای راه شیری انتظار می‌رفت. پس از این کشف، تلسکوپ‌های متعددی به سمت منشا تابش نشانه رفتند. ۲ ساعت بعد از کشف فوران، آرایه‌ی فشرده‌ی تلسکوپی استرالیا^(۴)(تصویر بالای صفحه ازAlex Cherney) دو منبع متغیر فشرده در مکان فوران پیدا کرد. یکی از آن‌ها به نظر می‌رسید که مربوط به منشا فوران باشد. تلسکوپ‌های دیگری از جمله سویف، لاول، GMRT، پالومار، کک، و سوبارو نیز در فاصله‌های چند ساعت تا چند روز بعد از کشف فوران آن را رصد کردند. رصدها نشان می‌دهند که تا حدود ۶ روز پس از فوران، تابش رو به افول بوده و بعد از آن به میزان ثابتی رسیده است که از یک کهکشان بیضوی در انتقال‌به‌سرخ ۰٫۵ انتظار می‌رود.

تصویر ۲: در تصویر اصلی نشانه‌گیری‌های تلسکوپ پارکس را می‌بینید که در یکی از آن‌ها فوران سریع رادیویی کشف شد. سمت راست، تصاویر زوم‌شده‌ است. در پایین نیز طیف کهکشان‌ میزبان را می‌بینید.

در روزهای ۱۹ و ۲۰ آوریل ۲۰۱۵، منجمان با تلسکوپ سوبارو منبع را رصد کردند و با دقت بالایی مکان زاویه‌ای منبع را اندازه‌ گرفتند. آن‌ها متوجه شدند که منبع، کهکشانی بیضوی با ستاره‌زایی بسیار کم و جرم زیادی است. چندین ماه بعد، با دستگاه طیف‌سنج تلسکوپ سوبارو فاصله (انتقال‌به‌سرخ) دقیق این جرم را نیز به دست آوردند (z=0.49). با در دست داشتن فاصله‌ی کهکشان و میزان پراکندگی فوران رادیویی (اختلاف زمانی رسیدن دو مولفه‌ی رادیویی)، مولفان این مقاله توانستند چگالی گاز یونیزه‌ی فضای میان‌کهکشانی را به دست آورند. این چگالی با آنچه از داده‌های WMAP به دست آمده است هم‌خوانی دارد.

ستاره‌زایی بسیار کم کهکشان میزبان فوران رادیویی نشان می‌دهد که این پدیده احتمالا ناشی از ستاره‌زایی ناگهانی در اجرامی مانند مگنِتارها نیست. این برخلاف آن چیزی است که از بررسی فوران رادیویی سریع دیگری که اخیرا کشف شده بود، به دست آمده است. مولفان حدس می‌زنند که فوران‌های رادیویی سریع منشا‌های گوناگونی داشته باشند: برخی، مانند فوران کشف شده در این مقاله، بسیار نادر و ناشی از پدیده‌های عظیمی مانند فوران‌های گامای کوتاه باشند، و برخی، مانند فوران رادیویی سریع دیگر، ناشی از مگنتارها باشند که به دفعات بیشتری رخ می‌دهند. بی‌شک برای رسیدن به پاسخ دقیق این پرسش‌ها احتیاج به رصدهای بیشتر و کشف تعداد بیشتری فوران‌های رادیویی سریع است.