حل اللغز الغريب للانفجارات الراديوية السريعة

يثبت هذا العمل أن التلسكوبات الجديدة ذات القدرات الفريدة، مثل ATA، يمكن أن توفر زاوية جديدة للأسرار البارزة في علم FRB.

كشف فريق من علماء معهد SETI عن رؤى جديدة حول اللغز الكوني المعروف باسم الانفجارات الراديوية السريعة (FRBs). إن الاكتشاف والمراقبة التفصيلية لتكرار FRB 20220912A، الذي تم إجراؤه في مصفوفة تلسكوب ألين (ATA) التابعة لمعهد SETI، سلط الضوء على طبيعة هذه الإشارات الفضائية.

FRBs هي ومضات قصيرة ومكثفة من موجات الراديو من الفضاء السحيق. في حين أن معظمها يحدث مرة واحدة فقط، فإن بعض “المكررات” ترسل إشارات أكثر من مرة، مما يزيد من غموض فهم أصلها. وعلى مدار 541 ساعة من المراقبة، اكتشف الباحثون 35 تدفقًا راديويًا سريعًا من مكرر FRB 20220912A. غطت الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام ATA نطاقًا واسعًا من الترددات الراديوية وكشفت عن أنماط رائعة. تم العثور على جميع الـ FRBs الـ 35 في الجزء السفلي من طيف التردد، ولكل منها بصمة طاقة فريدة.

تم اكتشاف الأطياف الديناميكية (أو مخططات “الشلال”) لجميع الرشقات الصادرة عن FRB 20220912A باستخدام مصفوفة تلسكوب ألين، وملامح النبض ذات متوسط ​​التردد، والأطياف ذات متوسط ​​الوقت.
تشير المناطق المظللة باللون الأحمر في مخططات السلاسل الزمنية إلى الفترة الزمنية للانفجارات الفرعية المحددة، مع وجود خطوط رأسية حمراء تحدد حدود الانفجارات الفرعية المجاورة. الائتمان: معهد SETI

رؤى من ملاحظات معهد SETI

قالت الدكتورة صوفيا شيخ من معهد SETI، وزميلة ما بعد الدكتوراه في NSF MPS-Ascend والمؤلفة الرئيسية: “هذا العمل مثير لأنه يوفر تأكيدًا لخصائص FRB المعروفة واكتشاف بعض الخصائص الجديدة”. “نحن نقوم بتضييق نطاق مصدر الدفقات الراديوية السريعة، على سبيل المثال، إلى الأجسام المتطرفة مثل النجوم المغناطيسية، ولكن لا يوجد نموذج موجود يمكنه تفسير جميع الخصائص التي تم ملاحظتها حتى الآن. لقد كان من الرائع أن أكون جزءًا من أول دراسة FRB تم إجراؤها باستخدام ATA – فهذا العمل يثبت أن التلسكوبات الجديدة ذات القدرات الفريدة، مثل ATA، يمكن أن توفر زاوية جديدة للأسرار البارزة في علم FRB.

النتائج التفصيلية التي نشرت مؤخرا في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية (MNRAS)، تعرض السلوكيات المثيرة للاهتمام لـ FRBs. تُظهر هذه الإشارات الغامضة انحرافًا للتردد نحو الأسفل، واتصالًا بين عرض النطاق الترددي والتردد المركزي، وتغيرات في مدة الدفقة بمرور الوقت. لاحظ الفريق أيضًا شيئًا لم يتم الإبلاغ عنه من قبل: كان هناك انخفاض ملحوظ في التردد المركزي للانفجارات خلال شهرين من المراقبة، مما كشف عن صفارة انزلاق كونية غير متوقعة.

تم رسم معلمتين لمجموعة بيانات FRB 20220912A – التردد المركزي وعرض النطاق الترددي – بمرور الوقت، بالتاريخ اليولياني المعدل (MJD)، من بداية الحملة حتى نهايتها (فترة زمنية تبلغ حوالي 60 يومًا). تشير اللوحة أ) إلى أن التردد المركزي لـ FRB يتناقص خلال الحملة (مع بقايا من الملاءمة وإرشادات LOWESS غير حدودية موضحة أدناه باللون الأزرق). تُظهر اللوحة ب) نفس الانخفاض مع مرور الوقت لعرض النطاق الترددي. الائتمان: معهد SETI

بالإضافة إلى ذلك، استخدم الباحثون هذه الملاحظات للتنبؤ بالنقطة الفاصلة لتدفقات FRB 20220912A الأكثر سطوعًا، مما يشير إلى مساهمتها في معدل الإشارة الكونية الإجمالي. في الواقع، كان هذا الجسم المحدد مسؤولاً عن نسبة قليلة من جميع الدفقات الراديوية السريعة القوية في السماء أثناء هذه الملاحظات.

وبحثت الدراسة أيضًا في الأنماط الزمنية لتسلسلات الانفجارات، بحثًا عن التكرار داخل وبين الدفقات الراديوية السريعة. ولم يتم العثور على نمط واضح، مما يسلط الضوء على عدم القدرة على التنبؤ بهذه الظواهر السماوية.

دور مصفوفة تلسكوب ألين

يوضح هذا العمل الدور المهم الذي تلعبه ATA في فك أسرار الدفقات الراديوية السريعة. تتمتع ATA بقدرة فريدة على تسجيل أعداد كبيرة من قنوات التردد في نفس الوقت، حتى لو كانت متباعدة على نطاق واسع – على سبيل المثال، حيث تكون بعض الترددات عالية جدًا والبعض الآخر منخفض جدًا. وهذا يسمح بإجراء فحوصات فورية عند وصول FRB، لتقييد ما يفعله FRB عند الترددات العالية والمنخفضة في وقت واحد. تعد التحديثات المستمرة بمزيد من القدرات، لرؤية الدفقات الراديوية السريعة الخافتة على ترددات أكثر في وقت واحد، مما يضمن بقاء ATA في طليعة تطوير فهمنا للتدفقات الراديوية السريعة.

مصفوفة تلسكوب ألين (ATA) ومقرها في مرصد هات كريك لعلم الفلك الراديوي، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية. يتم تشغيل ATA بواسطة معهد SETI، وهو مصمم كأداة مخصصة لعمليات البحث عن التوقيع التكنولوجي، ولديه القدرة على أن يكون منشأة قوية لدراسة العابرين. ائتمان: جو مارفيا

قال الدكتور وائل فرح، عالم مشروع ATA بمعهد SETI والمؤلف المشارك: “من المثير أن نرى ATA تشارك في أبحاث FRB بعد ثلاث سنوات من بدء برنامج الترقية”. “تفتخر ATA بقدرات فريدة يتم استخدامها في العديد من المساعي البحثية بما في ذلك العمليات العابرة السريعة.”

يمثل هذا الاكتشاف التاريخي خطوة مهمة إلى الأمام في السعي المستمر لكشف أسرار الأجسام المتطرفة في الكون. وبينما يواصل العلماء استكشاف الكون، فإن كل ميزة فريدة نكتشفها تقربنا من فهم أصول وطبيعة هذه الإشارات الكونية الجذابة.

المرجع: “توصيف FRB المتكرر 20220912A باستخدام مصفوفة تلسكوب ألين” بقلم صوفيا ز. شيخ، وائل فرح، ألكسندر دبليو بولاك، أندرو، بي في، سيميون، محمد أ. شما، لويجي ف. كروز، روي إتش. ديفيس، ديفيد ر. ديبوير، فيشال جاجار، فيل كارن، جامار كيتلينج، وينبين لو، مارك ماسترز، براناف بريمناث، سارة شولتز، كارول شوميكر، جورميهار سينغ ومايكل سنودجراس، مقبولة، الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
أرخايف:2312.07756