اكتشاف 25 انفجارا لاسلكيا سريعا قويا للغاية يستمر في التكرار!
مثل موجات الجاذبية (GWs) وانفجارات أشعة غاما (GRBs)، تعد الاندفاعات الراديوية السريعة (FRBs) واحدة من أقوى الظواهر الفلكية وأكثرها غموضا اليوم.
وتتكون هذه الأحداث العابرة من رشقات نارية تنتج طاقة في جزء من الألف من الثانية أكثر مما تفعل الشمس في ثلاثة أيام.
وفي حين أن معظم التدفقات تستمر لأجزاء من الثانية فقط، كانت هناك حالات نادرة حيث تم العثور على FRBs متكررة. وبينما لا يزال علماء الفلك غير متأكدين من أسبابها وتباين الآراء، أدت المراصد المخصصة والتعاون الدولي إلى زيادة كبيرة في عدد الأحداث المتاحة للدراسة.
ويعد المرصد الرائد عبارة عن تجربة رسم لخرائط كثافة الهيدروجين الكندية (CHIME)، وهو تلسكوب راديوي من الجيل التالي يقع في مرصد دومينيون للفيزياء الفلكية الراديوية (DRAO) في كولومبيا البريطانية، كندا.
وبفضل مجال الرؤية الكبير والتغطية الواسعة للتردد، يعد هذا التلسكوب أداة لا غنى عنها للكشف عن FRBs (أكثر من 1000 مصدر حتى الآن!).
Astronomers Find 25 Hugely Powerful Fast Radio Bursts That Keep Repeating https://t.co/nYvhvm8cjn
— ScienceAlert (@ScienceAlert) January 31, 2023
وباستخدام نوع جديد من الخوارزمية، وجد تعاون CHIME / FRB دليلا على 25 FRBs متكررا جديدا في بيانات CHIME التي تم اكتشافها بين عامي 2019 و2021.
ويتألف تعاون CHIME/FRB من علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية من كندا والولايات المتحدة وأستراليا وتايوان والهند.
وتشمل المؤسسات الشريكة لها DRAO، ومعهد Dunlap لعلم الفلك والفيزياء الفلكية (DI)، ومعهد Perimeter للفيزياء النظرية، والمعهد الكندي للفيزياء الفلكية النظرية (CITA)، ومعهد Anton Pannekoek لعلم الفلك، والمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO)، ومعهد علم الفلك والفيزياء الفلكية، والمركز الوطني للفيزياء الفلكية الراديوية (NCRA)، ومعهد تاتا للبحوث الأساسية (TIFR)، والعديد من الجامعات والمعاهد.
وعلى الرغم من طبيعتها الغامضة، فإن FRBs موجودة في كل مكان وتشير أفضل التقديرات إلى أن الأحداث تصل إلى الأرض تقريبا ألف مرة في اليوم فوق السماء بأكملها. ولا يمكن لأي من النظريات أو النماذج المقترحة حتى الآن شرح جميع خصائص التدفقات أو المصادر بشكل كامل.
وبينما يُعتقد أن بعضها ناتج عن النجوم النيوترونية والثقوب السوداء (التي تُعزى إلى كثافة الطاقة العالية في محيطها)، يستمر البعض الآخر في تحدي التصنيف. لهذا السبب، استمرت نظريات أخرى، بدءا من النجوم النابضة والمغناطيسية إلى GRBs والاتصالات خارج الأرض.
وقد تم تصميم CHIME في الأصل لقياس تاريخ تمدد الكون من خلال الكشف عن الهيدروجين المحايد.
وبعد حوالي 370 ألف سنة من الانفجار العظيم، تغلغل هذا الغاز في الكون، وكانت الفوتونات الوحيدة هي إما بقايا الإشعاع من الانفجار الكبير - الخلفية الكونية الميكروية (CMB) - أو تلك المنبعثة من ذرات الهيدروجين المحايدة.
لهذا السبب، يشير علماء الفلك وعلماء الكونيات إلى هذه الفترة باسم "العصور المظلمة''، والتي انتهت بحوالي مليار سنة بعد الانفجار العظيم حيث بدأت النجوم والمجرات الأولى في إعادة تأيين الهيدروجين المحايد (عصر إعادة التأيين).
وعلى وجه التحديد، تم تصميم CHIME لاكتشاف الطول الموجي للضوء الذي يمتصه الهيدروجين المحايد ويصدره، والمعروف باسم خط الهيدروجين الذي يبلغ طوله 21 سم. وبهذه الطريقة، يمكن لعلماء الفلك قياس مدى سرعة تمدد الكون خلال "العصور المظلمة" وإجراء مقارنات مع العصور الكونية اللاحقة التي يمكن ملاحظتها.
ومع ذلك، أثبتت CHIME أنها مناسبة بشكل مثالي لدراسة FRBs، وذلك بفضل مجال رؤيتها الواسع ونطاق الترددات التي تغطيها (400 إلى 800 ميغاهرتز). وهذا هو الغرض من تعاون CHIME/FRB، وهو اكتشاف وتوصيف FRBs وتتبعها إلى مصادرها.
وفي ورقة تم إصدارها في أغسطس 2021، قدم تعاون CHIME/FRB أول كتالوج عينة كبيرة من FRBs يحتوي على 536 حدثا تم اكتشافه بواسطة CHIME بين عامي 2018 و2019، بما في ذلك 62 رشقة من 18 مصدرا متكررا تم الإبلاغ عنها مسبقا.
وفي هذه الدراسة الأخيرة، اعتمد الباحثون على خوارزمية تجميع جديدة تبحث عن أحداث متعددة في نفس المكان في السماء مع DMs مماثلة.
وتأخذ خوارزمية التجميع في الاعتبار جميع الدفقات الراديوية السريعة التي اكتشفها تلسكوب CHIME وتبحث عن مجموعات من FRBs التي لها مواضع متسقة للسماء وتدابير التشتت ضمن حالات عدم اليقين في القياس. ثم تُجرى فحوصات مختلفة للتأكد من أن الدفقات في مجموعة قادمة بالفعل من المصدر نفسه.
ومن بين أكثر من 1000 FRBs تم اكتشافها حتى الآن، تم تحديد 29 فقط على أنها متكررة في الطبيعة. علاوة على ذلك، عثر على جميع FRBs المتكررة تقريبا تتكرر بطرق غير منتظمة. والاستثناء الوحيد هو FRB 180916، الذي اكتشفه الباحثون في CHIME في عام 2018 (وتم الإبلاغ عنه في عام 2020) والذي ينبض كل 16.35 يوما.
وبمساعدة هذه الخوارزمية الجديدة، اكتشف تعاون CHIME/FRB 25 مصدرا متكررا جديدا، ما ضاعف العدد المتاح للدراسة تقريبا. بالإضافة إلى ذلك، لاحظ الفريق بعض الميزات الشيقة للغاية التي يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لأسبابها وخصائصها.
ويمكن أن تساعد هذه النتائج في الاستطلاعات المستقبلية، والتي ستستفيد من التلسكوبات الراديوية من الجيل التالي التي ستصبح جاهزة للعمل في السنوات القادمة.
ويشمل هذا المرصد مصفوفة الكيلومتر المربع (SKAO)، والتي من المتوقع أن تجمع أول ضوء لها بحلول عام 2027. ويقع هذا التلسكوب المكون من 128 طبقا في أستراليا، وسيتم دمجه مع مجموعة MeerKAT في جنوب إفريقيا لإنشاء أكبر تلسكوب لاسلكي في العالم.
وفي غضون ذلك، قد يعني المعدل الهائل الذي يتم اكتشاف الـFRBs الجديدة به (بما في ذلك الأحداث المتكررة) أن علماء الفلك الراديوي قد يكونون قريبين من اختراق ما!.
المصدر: ساينس ألرت
