جیمز وب دورترین انفجار رادیویی سریع را شناسایی کرد

کشف دورترین انفجار رادیویی سریع

ستاره‌شناسان موفق شده‌اند دورترین انفجار رادیویی سریع (Fast Radio Burst یا FRB) را که تاکنون مشاهده شده است، شناسایی کنند. این رویداد که FRB 20240304B نام گرفته، از فاصله‌ای بیش از ۱۰ میلیارد سال نوری به زمین رسیده است. این کشف که در مجله Science منتشر شده، رکورد قبلی فاصله را بیش از دو برابر می‌کند و نشان می‌دهد که این انفجارهای اسرارآمیز در کیهان اولیه نیز رخ می‌داده‌اند.

انفجارهای رادیویی سریع چیستند؟

انفجارهای رادیویی سریع، پالس‌های کوتاه و شدید امواج رادیویی هستند که تنها چند میلی‌ثانیه به طول می‌انجامند. با وجود کوتاهی مدت، انرژی عظیمی آزاد می‌کنند. تاکنون هزاران مورد از این انفجارها شناسایی شده است، اما ماهیت کوتاه آن‌ها مطالعه‌شان را بسیار دشوار کرده و منشأ آن‌ها همچنان یکی از معماهای اخترفیزیک است.

چگونه این انفجار دور کشف شد؟

ابتدا آرایه تلسکوپ‌های رادیویی MeerKAT در آفریقای جنوبی، این انفجار را شناسایی کرد. MeerKAT نه تنها خود انفجار را ثبت کرد، بلکه موقعیت دقیقی از آن در آسمان به دست آورد. پژوهشگران از روی پراکندگی زیاد سیگنال رادیویی (که به دلیل برهم‌کنش با پلاسمای میان‌ستاره‌ای در مسیر طولانی رخ می‌دهد) فهمیدند که این انفجار بسیار دور است.

اما جستجو با تلسکوپ‌های نوری قدرتمند زمینی چیزی نشان نداد و آسمان در آن ناحیه خالی به نظر می‌رسید. احتمالاً کهکشان میزبان آن‌قدر کم‌نور بود که در آن مشاهدات دیده نمی‌شد. اینجا بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) وارد عمل شد.

نقش کلیدی تلسکوپ جیمز وب

تیم پژوهشی با استفاده از برنامه «زمان اختیاری مدیر» موفق شدند زمان رصدی جیمز وب را به دست آورند. آن‌ها ابتدا با دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) جیمز وب تصویری بسیار عمیق از ناحیه هدف گرفتند. نتیجه شگفت‌انگیز بود: یک کهکشان بسیار کم‌نور تقریباً دقیقاً در همان جایی که انتظار می‌رفت میزبان انفجار باشد، ظاهر شد.

سپس با طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) طیف کهکشان را به دست آوردند. در این طیف، خطوط نشری هیدروژن و اکسیژن مشاهده شد. این ویژگی‌های طیفی مانند اثر انگشت عمل می‌کنند: چون طول موج این خطوط در آزمایشگاه معلوم است، می‌توان میزان جابه‌جایی آن‌ها را به دلیل انبساط کیهان اندازه گرفت. بدین ترتیب سرخ‌گرایی (redshift) کهکشان حدود ۲.۱۵ اندازه‌گیری شد. این یعنی نور این کهکشان زمانی گسیل شده که کیهان تنها حدود ۳ میلیارد سال سن داشته است؛ یعنی حدود یک‌پنجم سن کنونی آن.

کهکشان میزبان چه ویژگی‌هایی دارد؟

مشاهدات جیمز وب نشان داد که کهکشان میزبان کوچک‌تر از انتظار است، از نظر عناصر سنگین فقیر (metal-poor) است (یعنی به جز هیدروژن و هلیم، عناصر کمی دارد) و نرخ ستاره‌زایی بالایی دارد. این ویژگی‌ها می‌توانند سرنخ‌های تازه‌ای درباره محیط‌هایی که FRBها در آن‌ها رخ می‌دهند به دست دهند.

منشأ احتمالی: مگنتارها

پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که این انفجار احتمالاً به یک مگنتار (magnetar) مرتبط است؛ هسته ستاره‌ای با میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی که پس از انفجار ابرنواختری باقی می‌ماند. چون کهکشان میزبان نسبتاً جوان است و ستاره‌زایی شدیدی دارد، این یافته از ایده‌ای حمایت می‌کند که حداقل برخی از FRBها توسط مگنتارها تولید می‌شوند. مگنتارها بیشتر در کهکشان‌های جوان و پرستاره ظاهر می‌شوند.

چرا این کشف اهمیت دارد؟

این کشف چندین پیامد مهم دارد. نخست، نشان می‌دهد که انفجارهای رادیویی سریع از همان اوایل تاریخ کیهان وجود داشته‌اند. دوم، با شناسایی دقیق کهکشان میزبان و تعیین فاصله، می‌توان انرژی واقعی این انفجارها را محاسبه کرد. سوم، ترکیب تلسکوپ‌های رادیویی زمینی و تلسکوپ فضایی جیمز وب یک روش قدرتمند برای مطالعه این رویدادهای مرموز ارائه می‌دهد.

آینده پژوهش

تیم پژوهشی قصد دارد جستجو برای FRBها را با جیمز وب ادامه دهد. همان‌طور که یکی از پژوهشگران گفته است، هنوز نمی‌دانیم منابع بعدی چه خواهند بود، زیرا این به آنچه در آسمان کشف می‌شود بستگی دارد. وقتی تلسکوپ‌های رادیویی منبع مناسبی را پیدا و مکان‌یابی کنند، می‌توان رصدهای جیمز وب را آغاز کرد. این همکاری هیجان‌انگیز است، زیرا واقعاً نمی‌دانیم با ترکیب قدرت این دو نوع تلسکوپ چه چیزهایی کشف خواهیم کرد.

جمع‌بندی

شناسایی دورترین انفجار رادیویی سریع با کمک تلسکوپ جیمز وب، گامی مهم در درک این پدیده‌های کیهانی است. این کشف نه تنها رکورد فاصله را می‌شکند، بلکه نشان می‌دهد که این انفجارها در کیهان اولیه نیز فعال بوده‌اند و احتمالاً با ستاره‌های نوترونی بسیار مغناطیسی (مگنتارها) در کهکشان‌های جوان و ستاره‌زا مرتبط‌اند. آینده این پژوهش می‌تواند پرده از راز یکی از مرموزترین پدیده‌های اخترفیزیک بردارد.