درخش‌هایی مرموز در فراسوی کهکشان

در ژرفای عالم، موجوداتی مرموز خانه دارند. ما با همه پیشرفتی که در علوم مدرن به دست آورده‌ایم و با همه رشدی که در فناوری‌های خود شاهد بوده‌ایم، هنوز نتوانسته‌ایم نوری بر پناهگاه آن‌ها بیندازیم.

 هرازچندگاهی از میانه دشت بی‌انتهای شب، آواهایی از ایشان به گوش ابزارهای ما می‌رسند تا به یاد بیاورند که آن‌ها فارغ از شناخت ما در این جهان جای دارند و اینکه جهان شگفت‌انگیزتر از بی‌مهارترین تخیلات بلندپروازانه ما است.

وقتی به آسمان شب نگاه می‌کنیم، ستاره‌ها و سیاره‌ها برای چشمان غیر مسلح آشناترین اجرامی هستند که دشت تیره شب را روشن کرده‌اند. اما نور مریی تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی است که چشمان ما توان تفکیک آن را دارند.

اگر جهان را از منظره پنجره‌ای گشوده‌تر از طیف نور مرئی نگاه کنیم، جهانی متفاوت در مقابل چشمان ما آشکار می‌شود. نقاطی که در نور مریی در آسمان لکه تاریکی به نظر می‌آیند شروع به درخشش می‌کنند و بخش بزرگ و پنهانی از عالم خود را در مقابل ما آشکار می‌سازد.

زمانی که نوبت به اجرام درخشان در فراسوی طیف مرئی می‌رسد در آسمان شب آتش بازی‌های بزرگی برپا است و یکی از مرموزترین آن‌ها در بخش رادیویی طیف اتفاق می‌افتد. جایی که برای مشاهده و رصد آن نیازمند استفاده از رادیوتلسکوپ‌های بزرگ هستیم.

درخش‌های سریع رادیویی که به طور خلاصه آن را FRB می‌نامند برای نخستین بار در سال ۲۰۰۷ میلادی شناسایی شدند. زمانی که دانکن لوریمر (Duncan Lorimer) و شاگردش دیوید نارکویچ (David Narkevic) که مشغول بررسی و مرور بانک داده‌های مربوط به تپ‌اخترها بودند. به همین دلیل هم گاهی اوقات این درخش‌ها را به نام درخش‌های لوریمر می خوانند.

Animation showing the randomness of FRBs. (NRAO Outreach/Vimeo/Science Alert

تپ‌اخترها، هم منابع درخشانی در طیف پرتو ایکس و امواج رادیویی هستند. آن‌ها در واقع ستاره‌های نوترونی هستند که دارای میدان مغناطیسی فوق العاده قدرتمندی است و با تناوب فوق‌العاده دقیق و سریعی به دور خود می‌چرخند. میدان مغناطیسی قدرتمند این ستاره‌های نوترونی باعث می‌شود تا فورانی از تابش‌های ایکس و رادیویی از قطبین این میدان مغناطیسی مانند دو ستون درخشان خارج شود. وقتی ستاره به دور خود می‌چرخد ممکن است گاهی این پرتو درخشان در راستای دید زمین قرار بگیرد و ما آن را رصد کنیم. دقت تناوب این این تپ‌‌اخترها به حدی است که از آن‌ها به عنوان فانوس‌های کیهانی یاد می‌شود.

به دلیل منظم بودن سرعت دوران وضعی ستاره فاصله میان مشاهده درخشش آن‌ها یا به عبارتی زمانی که این تابش در راستای خط دید ما قرار می‌گیرد، هم منظم است. زمانی که اولین بار در سال ۱۹۶۷ دو دانشمند به نام‌های ژوسلین بل بورنل و آنتونی هویش این اجرام را یافتند و مطمئن شدند که منشا این پدیده در فراسوی زمین قرار دارد، نظم تناوب درخش‌های نشای از آن شگفت‌زده‌اشان کرد و به صورت غیر رسمی آن را مرد سبز کوچک (LGM) نامیدند. چرا که تا آن زمان جسمی که در طبیعت بتواند چنین سیگنال ممنطمی را تولید کند شناسایی نشده بود و به همین دلیل هم این فرض مطرح می‌شد که شاید این سیگنال محصول هوشی فرازمینی باشد.

درخش‌های سریع رادیویی (FRB) ها اما با پدیده مربوط به تپ اخترها متفاوت هستند. این درخش‌ها که معمولا بین کسری از یک میلی ثانیه تا چند میلی ثانیه به طول می‌انجامند، نظم و تناوب تپ‌اخترها را ندارند و در اکثر اوقات تنها یک بار مشاهده می‌شوند.

ما هنوز منشا و دلیل شکل گیری این پدید‌ها را نمی‌دانیم. اما سرنخ‌هایی داریم که شاید به ما در درک ماهیت آن کمک کند.

یکی از این سرنخ‌ها این است که وقتی امواج رادیویی دریافتی روی زمین را بررسی می‌کنیم متوجه می‌شویم که به شدت قطبیده (پولارایز) هستند. این مساله نشان می‌دهد که جرم مادر احتمالا میدان مغناطیسی قدرتمندی دارد.

این امواج در عین حال زمانی که به زمنی می‌رسند فوق‌العاده ضعیف هستند و برای تفکیک آن ها نیازمند آرایه‌های رادیویی است.

یکی از این آرایه‌های رادیویی که برای بررسی اجرامی مالنند درخش های سریع رادیویی استفاده می‌شود آرایه‌ای به نام CHIME است (مخفف: آزمایش کانادایی نقشه‌برداری شدت هیدروژن) که تداخل سنجی رادیویی در استان بریتیش کلمبیا در کانادا است. این آرایه که در سال ۲۰۱۷ کار خود را آغاز کرد از مجموعه ای از دریافت‌کننده های سهموی تشکیل شده است و به خصوص در ناحیه فرکانس ۴۰۰ تا ۸۰۰ مگا هرتز طیف حساس است.

حالا گروهی از دانشمندان با استفاده از داده‌هایی که از این تلسکوپ به دست آورده اند نوعی ویژه از درخش های سریع رادیویی را شناسایی کرده‌اند که بر شگفتی داستان افزوده است.

درخش‌هایی منظم که با روش‌های فعلی نمی‌توانیم آن‌ها را با دقت توضیح دهیم.

عمده درخش های رادیویی مشاده شده رویدادهایی در فواصل دور عالم هستند که یک بار مشاهده می‌شوند. اما برخی از آن‌ها رفتاری نیمه منظم از خود نشان می‌دهند و گاهی از یک مکان شاهد تکرار درخش هستیم اما تناوب این تکرارها غیر منظم و به نظر بدون هر الگویی است.

این بار اما داستان متفاوت است. گروهی از دانشمندان با استفاده از داده‌هایی که در فاصله ۱۶ سپتامبر ۲۰۱۸ تا ۳۰ اکتبر ۲۰۱۹ جمع آوری کرده بودند، متوجه شدند که حداقل در یک مورد از این درخش‌ها تناوب دقیق و شگفت‌انگیزی وجود دارد.

جایی در فاصله‌ای حدود ۵۰۰ میلیون سال نوری از ما در حاشیه کهکشانی مارپیچی که در راستای صورت فلکی قیفاووس قرار دارد و در نزدیکی مکانی که زادگاه ستاره‌ای است، یکی از این اجرام غریب خانه کرده است. جرمی که آن را به نام FRB 180916.J0158+65  می‌نامند.

بررسی‌های این گروه از دانشمندان نشان می‌دهد این منبع درخش سریع رادیویی تناوبی ۳۵/۱۶روزه دارد. به این صورت که در بازه‌ای چهار روزه هر دو ساعت یک بار درخشی قوی از خود صادر می‌کند. درخشی که هر یک از آن ها دارای انرژی معادل چند صد میلیون برابر خورشید هستند. بعد از چهار روز فعالیت منظم این چشمه برای مدت حدود ۱۲ روز خاموش می‌شود و دوباره فعالیت خود را برای دوره چهار روزه آغاز می‌کند.

حالا محققان با پدیده غریب تازه‌ای مواجه شده‌اند که باید توضیحی برای آن پیدا کنند. فرضیه‌هایی برای منشا این پدیده وجود دارد اما هیچ کدام نمی‌تواند به طور کامل توضیح دهنده این رویداد باشد.

البته که در این میان به دلیل منظم بودن تناوب تابش‌ها یک بار دیگر و البته در حاشیه بحث‌های علمی این ایده هم مطرح شد که شاید این پدیده ناشی از فناوری هوشی فرازمینی باشد اما واقعیت این است که این فرضیه بیشتر نوعی شوخی و ادای دین به کشف تپ اخترها و مردان کوچک سبز بود.

در میان فرضیه‌های جدی‌تر اما عمده توجه‌ها به ساختارهای دوگانه است.

یکی از نامزدها وجود یک ساختار دوگانه شکل گرفته از یک سیاهچاله و یک ستاره در اطراف آن است. در این حالت گردش ستاره به دور سیاهچاله و مدار  این دو در کنار هم باعث می‌شود تا ما با به شکل نیمه منظمی و هر بار که تابش در راستای دیدمان قرار گرفت بتوانیم آن را رصد کنیم. مشکل بزرگ این نظریه محل قرار گیری این جرم است. این منطقه درون زادگاهی ستاره ای و در نتیجه تشکیل شده از انبوهی ستاره جوان است که بعید است در آن سیاهچاله‌ای پرجرم شکل گرفته باشد.

ایده دیگر وجود سامانه ای است که به صروت غیر رسمی به ساختار بیوه سیاه معروف است. در این ساختار فرض می شود که یک ستاره کم جرم یا کوتوله قهوه ای و یک تپ اختر  در مداری با کشیدگی بالا در حال گردش به دور هم هستند. مشکل این نظریه این است که در چنین ساختاری دوره تناوب باید خیلی کوتاهتر از آنچه باشد که در مورد این جرم رصد شده است.

البته فرضیات دیگری هم درباره امکان وجود منبعی یگانه و مستقل مطرح شده است اما حداقل با آنچه امروز می دانیم توجیه این تناوب برای جرمی مستقل کرا دشواری است.

نکته مهم در این تحقیقات این است که این تابش‌ها به دلیل فاصله دوری که از ما دارند، زمانی به ما می رسند که بسیار ضعیف و تنها در آستانه تفکیک ابزارها هستند. سال گذشته محققان با بررسی دوباره یکی از درخش هایی که گمان می کردند درخشی یک باره بوده است متوجه تکرار آن شدند که قبلا به دلیل ضعف ابزار نادیده گرفته شده بود.

این امکان وجود دارد که به دلیل همین ضعف ما هنوز تصویر کاملی از تناوب این اجرام نداریم و به همین دلیل هم نمی‌توانیم تحلیل دقیقی از وضع آن‌ها ارائه دهیم.

حل معمای این اجرام غریب به زمان بیشتر، ابزارهای بهتر و داده‌های بیشتر نیاز دارد.

اما تا آن زمان حداقل می‌دانیم موجود مرموز و ناشناخته دیگری در گوشه‌هایی از این پهنه بی‌پایان پنهان شده است.


این نوشته نخستین بار در شماره ۲۴۴ مجله دانستنیها منتشر شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

*

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.