يكشف بحث جديد عن أدلة مروعة على انفجارات راديوية غامضة

قدمت الدراسات الحديثة رؤى جديدة حول أصل الانفجارات الراديوية السريعة (FRBs)، التي تربط هذه الأحداث الكونية المتطرفة بالنجوم النيوترونية شديدة الممغنطة المعروفة باسم الغلاف المغناطيسي.

ولهذه النتائج آثار مهمة على فهمنا لبعض الظواهر الديناميكية في الكون.

سر انفجار الراديو السريع

رشقات راديو سريعة (FRBs) ومضات قوية من موجات الراديو تدوم ميلي ثانية فقط ولكنها تطلق كميات هائلة من الطاقة، غالبًا ما تكون أكثر مما تنبعث من الشمس في ثلاثة أيام. تم اكتشافها لأول مرة في عام 2007، وكان أصلها موضوع دراسة ونقاش مكثف بين علماء الفلك. معظم FRBs تنبعث من مصادر تبعد ملايين إلى مليارات السنين الضوئية. ومع ذلك، فإن تحديد مصادرها بدقة يمثل تحديًا بسبب طبيعتها المجردة والمتفرقة.

الدفقات الراديوية السريعة يتم الكشف عن طريق التلسكوبات الراديوية في جميع أنحاء العالم، ولكن مدتها القصيرة وحدوثها العشوائية تجعل من الصعب دراستها بالتفصيل. وعلى الرغم من هذه التحديات، فقد أحرز علماء الفلك تقدما كبيرا في فهم هذه الانفجارات. الطاقة المنبعثة من FRBs هائل، وفهم الآليات الكامنة وراء هذه الانفجارات يمكن أن يوفر رؤى قيمة حول العمليات الفيزيائية المتطرفة التي تحدث في الكون.

المغناطيس كمصدر للتدفقات الراديوية السريعة

لقد اشتبه العلماء منذ فترة طويلة مغناطيسيمكن أن يكون النوع ذو المجالات المغناطيسية القوية للغاية نجمًا نيوترونيًا مصدر FRBs. وتتشكل النجوم النيوترونية من هذا بقايا انفجارات السوبرنوفا، ضغط كتلة الشمس إلى كرة قطرها 12 ميلاً. إن المجالات المغناطيسية المكثفة للمغناطيسات، جنبًا إلى جنب مع معدلات دورانها السريعة، تجعلها مرشحًا رئيسيًا لتوليد الدفقات القوية التي تُرى في الدفقات الراديوية السريعة.

مغناطيس واحدة من أكثر الأشياء الرائعة في الكون. لهم المجالات المغناطيسية أقوى بتريليونات المرات من المجال المغناطيسي للأرض، ويمكنها خلق انفجارات عنيفة من الطاقة. هذه الخصائص تجعل المغناطيس مصدرًا موثوقًا لموجات الراديو المكثفة الدفقات الراديوية السريعة. فرضية أن المغناطيس وراء الدفقات الراديوية السريعة بدعم من البعض الدفقات الراديوية السريعة وترتبط مع انفجارات الأشعة السينية وأشعة جاماومن المعروف أنه يتم إنتاجه بواسطة المغناطيس.

فقاعات البلازما والانبعاثات الساكنة

يستمر البحث في الارتباط الانبعاثات الراديوية تتعلق ببعض من FRBs إلى فقاعات البلازما حول المغناطيس. وتظهر دراسة أجراها غابرييلي بروني من المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية (INAF) أن هذه الفقاعات تتشكل بواسطة المغناطيس أو الرياح. ثنائيات الأشعة السينية عالية التراكمفي هذه الحالة، يتم سحب النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء من النجوم المرافقة بمعدل مكثف.

وأوضح بروني: “لقد تمكنا من إثبات من خلال عمليات الرصد أن الانبعاث المستمر الذي لوحظ مع بعض رشقات الراديو السريعة يتصرف كما هو متوقع من نموذج الانبعاث السديمي، أي “فقاعة” من الغاز المتأين تحيط بالمحرك المركزي”. يساعد هذا الاكتشاف في تضييق نطاق طبيعة المحرك الذي يحرك هذه الومضات الراديوية الغامضة ويوفر رابطًا ماديًا مباشرًا بين محرك FRB وفقاعة البلازما القريبة منه.

ملاحظات FRB 20201124A، نشط و FRB المتكررة تقع على بعد حوالي 1.3 مليار سنة ضوئية. باستخدام التلسكوب الكبير جدًا (VLT) في صحراء أتاكاما شمال تشيلي، اكتشف الفريق أضعف انبعاث مستمر راديوي مرتبط بالتدفقات الراديوية السريعة حتى الآن، مما يؤكد النموذج النظري الذي يتنبأ بأن هذه الانفجارات تدور حول النجوم. فقاعة بلازما تنشأ نتيجة لرياح من الجسيمات المشحونة الصادرة عن محرك مركزي، وهي فرصة أ مغناطيس.

الملاحظات والطريقة

تم إجراء الملاحظات باستخدام التلسكوب الراديوي الأكثر حساسية في العالم مصفوفة كبيرة جدًا (VLA) في امريكا. ساعدت البيانات العلماء على التحقق من التنبؤ النظري بأن فقاعة البلازما هي أصل الانبعاث الراديوي المستمر من رشقات الراديو السريعة. ونشرت النتائج في مجلة الطبيعة.

فضلاً عن ذلك فلااستخدم الفريق الملاحظات مقياس التداخل NOEMA وهذا غران تليسكوبيو كناريا (GranTeCan). قدمت هذه الأدوات رؤية متعددة الأطوال الموجية للمجرة المضيفة للتدفق الراديوي السريع، مما سمح للباحثين برسم خريطة للانبعاثات من الهيدروجين وقياس كمية الغبار في مناطق تشكل النجوم. ساعد هذا النهج الشامل في تأكيد أن الانبعاثات المرصودة كانت مرتبطة بشكل مباشر بالتدفقات الراديوية السريعة وليس بعمليات فيزيائية فلكية أخرى.

مزيج من هذه ملاحظات عالية الدقة وقد سمح للفريق بإعادة بناء صورة عامة للمجرة واكتشاف وجود مصدر راديوي صغير. فقاعة بلازما FRB– منغمس في منطقة تشكل النجوم. يعد هذا التعيين التفصيلي مهمًا في تأكيد نموذج الانبعاث السديمي وفهم البيئة التي تحدث فيها هذه الانفجارات القوية.

الآثار المترتبة على فهم FRBs

إن تأكيد نموذج الانبعاث السديمي وارتباطه بالمغناطيسية يوفر إطارًا للبحث المستقبلي في هذه الظواهر الكونية القوية. عمليات الرصد باستخدام التلسكوبات الراديوية شديدة الحساسية مثل فلا و نوما سيستمر مقياس التداخل في استكشاف هذه الظواهر.

عن طريق رسم الخرائط الانبعاث من الهيدروجين ومن خلال قياس كمية الغبار في مناطق تشكل النجوم، يهدف العلماء إلى استبعاد المصادر المحتملة الأخرى للانبعاثات الراديوية المستمرة.

وأشار بروني إلى أن “هذا البحث يساعد في تضييق نطاق طبيعة الآلية التي تحرك هذه الومضات الراديوية الغامضة”. إن فهم طبيعة الانبعاثات المستمرة يتيح للباحثين إضافة قطعة إلى لغز طبيعة هذه المصادر الكونية الغامضة.

النتائج مهمة لفهم الحالة الماديةالورود وراء FRBs وبيئاتها، وهي تؤكد على أهمية الملاحظات عالية الدقة والتعاون الدولي في حل واحدة من أكثر الألغاز إثارة للاهتمام في الفيزياء الفلكية.