يركز الباحثون على مصدر الاندفاعات الراديوية السريعة

الاندفاعات الراديوية السريعة هي بالضبط ما يوحي به اسمها: موجة مفاجئة من الفوتونات في الترددات الراديوية التي غالبًا ما تستمر لأقل من ثانية. بمجرد أن انتهى العلماء من إقناع أنفسهم بأنهم لا ينظرون إلى مواطن الخلل في المعدات ، كان البحث جاريًا عما ينتج كميات هائلة من الطاقة المتضمنة في انفجار لاسلكي سريع (FRB).

اكتشاف أول FRB مكرر أخبرنا أن العملية التي تولد FRB لا تدمر الكائن الذي ينتج. في النهاية ، تم العثور على FRB المرتبط بـ أحداث بأطوال موجية إضافية، مما يسمح بتحديد المصدر: نجم مغناطيسي، مجموعة فرعية من النجوم النيوترونية التي تحتوي على أكثر المجالات المغناطيسية تطرفاً في الكون. في حين أن هذا يمثل تقدمًا ممتازًا ، إلا أنه لا يزال لا يخبرنا بأي شيء عن فيزياء كيفية إنتاج الدفقة – المعرفة التي من المفترض أن تخبرنا لماذا لا تنتجها معظم النجوم المغناطيسية ولماذا تميل الدفقة إلى البدء والتوقف فجأة.

الآن ، حدد الباحثون FRB الذي يساعد في الحد من أفكارنا حول ما يمكن أن ينتجها. يبدو أن FRB نفسه حدث واحد ، لكنه يتكون من تسعة رشقات نارية فردية تفصل بينها حوالي 215 مللي ثانية. تعني الوتيرة السريعة أن مصدر الانفجار يجب أن يكون بالقرب من سطح النجم المغناطيسي بشكل شبه مؤكد.

رشقات نارية وانفجارات فرعية

يأتي العمل الجديد من كندا صك الرنين، الذي تم إنشاؤه لملاحظات أخرى ولكن تبين أنه حساس للعديد من الأطوال الموجية التي تشكل FRB. تقوم CHIME بمسح مساحة كبيرة من السماء ، مما يسمح لها باختيار FRBs على الرغم من حقيقة أنها لا تحدث في نفس المكان مرتين تقريبًا.

كان من المفترض أن يكون خط أنابيب التحليل الآلي الذي يختار أحداث FRB المحتملة قد فاته حدثًا يسمى FRB 20191221A ، وذلك ببساطة لأنه كان أطول بكثير من FRBs كما تم تحديده ، حيث يستغرق ما يقرب من ثلاث ثوان حتى تتصاعد انبعاثات الراديو ثم تنزل مرة أخرى إلى مستويات الخلفية مرة أخرى. ولكن تم حفظ البيانات لتحليلها في المستقبل لأنه يبدو أن تلك الثواني الثلاث تحتوي على عدة رشقات مستقلة ، وهذه الدفقات الفرعية هي التي دفعت النظام إلى وضع علامة على البيانات.

بينما حددنا المصادر المتكررة من قبل ، فقد أنتجت تلك رشقات نارية مفردة مع فاصل طويل بينها. على النقيض من ذلك ، كان لدى FRB 20191221A فاصل حوالي 215 مللي ثانية فقط بينهما.

في الواقع ، كانت الفجوات بين هذه الدفقات الفرعية منتظمة بشكل ملحوظ. قدر الباحثون احتمال اكتشاف شيء يبدو منتظمًا دون أن يكون في الواقع منتظمًا مثل واحد من كل 10^-11، مما يمنحهم “ثقة عالية” بأن الإشارة دورية.

منذ ذلك الحدث ، لم يكن هناك أي مؤشر على حدث آخر من نفس المنطقة مثل FRB 20191221A. يبدو أيضًا أنه من مصدر خارج مجرتنا.

قريب من القلب

لكنها في الحقيقة الدورية التي تخبرنا شيئًا عن طبيعة FRBs. النجوم النيوترونية نفسها هي بيئات شديدة القسوة ، لذلك يمكن أن تنتج أسطحها أنواع الطاقة القصوى اللازمة لـ FRB. لكن النجوم المغناطيسية لها مجالات مغناطيسية شديدة تمد البيئة عالية الطاقة إلى ما هو أبعد من سطح النجم النيوتروني. (قوة مجالاتها قوية جدًا لدرجة أن المدارات العادية للذرات مشوهة ، مما يمنع الكيمياء من الحدوث في أي مكان بالقرب منها.) لذلك ، ليس من الواضح مدى قرب تولد FRBs من النجم النيوتروني.

يؤكد توقيت هذه الدفقات الفرعية بقوة أنها على سطح النجم. يتوافق الفصل بين الأحداث على مستوى الملي ثانية مع سرعة دوران النجوم النيوترونية التي نراها في العديد من النجوم النابضة. لذا فإن ما نراه مع FRB 20191221A قد يكون حدثًا واسعًا على سطح النجم النيوتروني الذي يخلق شعاعًا تومض عبر الأرض مع دوران النجم قبل أن يتلاشى مرة أخرى. لكن بالنظر إلى طول النبضات ، يجب أن يكون المصدر أوسع بكثير من أي نجم نابض رأيناه.

قد يكون التفسير البديل هو أن النجم يدور ببطء ، ونحن نشاهد حدثًا أدى إلى اهتزاز قشرته ، مع اندفاع الانبعاثات بتوقيت تردد اهتزاز القشرة. مرة أخرى ، الطبيعة المتطرفة للنجوم النيوترونية تعني أن “الزلزال النجمي” سيكون له طاقة أكثر بكثير مما كنا نراه على الأرض.

على النقيض من ذلك ، من الصعب فهم كيف يمكنك إنشاء هذا النوع من الدورية على مسافة من النجم المغناطيسي دون وجود مصدر دوري على النجم نفسه.

كل هذا ، مع ذلك ، يعتمد على افتراض أن FRB 20191221A تمثل FRBs بشكل عام. من خلال البحث في بيانات CHIME ، توصل فريق البحث إلى مثالين لما يبدو أنه تواتر مماثل ولكن بعدد أقل من الدفقات الفرعية. غير أن اليقين الإحصائي حول ما إذا كان الفصل المنتظم بينهما أقل من ذلك بسبب العدد الأصغر من التكرارات جزئيًا.

لذلك ، بينما لا يزال هناك بعض عدم اليقين بشأن مدى تمثيل FRB 20191221A ، فإن هذا هو نوع التقدم الذي جعلنا ببطء أقرب إلى فهم FRBs على مدار العقد الماضي. من خلال تضييق عدد التفسيرات المحتملة تدريجيًا ، نقترب ببطء من فهم ما ينتج عن هذه الأحداث المتطرفة.

الطبيعة ، 2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04841-8 (حول DOIs).