فوری: رمزگشایی انفجارهای مرموز کیهانی! ستاره‌های مرده چه رازی دارند؟

رازگشایی از منشأ انفجارهای رادیویی سریع

از وقتی که این انفجارهای رادیویی سریع یا همون FRBها، توی سال ۲۰۰۷ کشف شدن، بارها و بارها آسمونو با تابش‌های بی‌نهایت قوی رادیویی روشن کردن و ذهن اخترشناس‌ها رو درگیر این کردن که ببینن منشأشون کجاست. الان، تعداد FRBهای تأیید شده به صدها تا رسیده و دانشمندا هم دارن کلی شواهد جمع می‌کنن تا بفهمن این پدیده‌ها از کجا میان؛ ظاهراً پای ستاره‌های نوترونی با میدان‌های مغناطیسی خیلی قوی، که بهشون مگنتار میگن، تو کاره (ستاره‌های نوترونی، دیگه ستاره‌های مرده‌ان).

یکی از مهم‌ترین این شواهد، یه بار وقتی به دست اومد که یه مگنتار توی کهکشان خودمون منفجر شد و چندین رصدخونه، از جمله پروژه STARE2 (پروژه رصد امواج رادیویی نجومی گذرا ۲) از کلتک، این انفجار رو زنده ثبت کردن. حالا، پژوهشگرهایی که از کلتک رهبری می‌شن، توی مجله‌ی Nature گزارش دادن که FRBها بیشتر تو چه جاهایی از عالم دیده می‌شن؛ کهکشان‌های بزرگ که دارن ستاره درست می‌کنن، نه کهکشان‌های کوچیک. این کشف، ایده‌های جدیدی رو درباره‌ی چگونگی تشکیل مگنتارها به وجود آورده. به‌طور خاص، این تحقیق نشون میده که این ستاره‌های مرده‌ی عجیب، که میدان‌های مغناطیسیشون ۱۰۰ تریلیون برابر قوی‌تر از مگنت‌های روی زمین هست، معمولاً وقتی شکل می‌گیرن که دو تا ستاره با هم قاطی می‌شن و بعد توی یه ابرنواختر منفجر میشن. قبل از این، کسی نمی‌دونست مگنتارها اینجوری به وجود میان، یعنی از انفجار دو تا ستاره‌ی قاطی شده، یا اینکه ممکنه از انفجار یه ستاره‌ی تنها شکل بگیرن.

کریتی شارما، که نویسنده‌ی اصلی این مقاله و دانشجوی دکتراست و با ویکرام راوی، استاد نجوم کلتک کار می‌کنه، میگه: «قدرت خیلی زیاد مگنتارها، اونارو تبدیل به یکی از جذاب‌ترین و خفن‌ترین چیزا توی جهان کرده. اطلاعات خیلی کمی درباره‌ی اینکه چی باعث میشه مگنتارها موقع مرگ ستاره‌های بزرگ تشکیل بشن، وجود داره. کار ما داره به این سوال جواب میده.»

این پروژه با جستجو برای پیدا کردن FRBها با استفاده از آرایه‌ی بزرگ سینوپتیک ۱۱۰ (DSA-110) شروع شد. DSA-110 یه پروژه‌ی کلتکه که بنیاد ملی علوم ازش حمایت می‌کنه و توی رصدخونه‌ی رادیویی اوونز ولی، نزدیک بیشاپ کالیفرنیا قرار داره. تا الان، این آرایه‌ی رادیویی بزرگ تونسته ۷۰ تا FRB رو پیدا کنه و منبعشون رو هم توی کهکشان‌های خاصی مشخص کنه (فقط ۲۳ تا FRB دیگه هم توسط تلسکوپ‌های دیگه پیدا شده). توی این تحقیق، محقق‌ها ۳۰ تا از این FRBهای پیدا شده رو بررسی کردن. راوی میگه: «DSA-110 تعداد FRBهایی که کهکشان میزبانشون شناخته شده رو بیشتر از دو برابر کرده. این دقیقاً همون چیزیه که ما آرایه رو براش ساختیم.»

کشف‌های تازه درباره FRBها و کهکشان‌های ستاره‌ساز

با اینکه معمولاً FRBها (امواج رادیویی سریع) توی کهکشان‌هایی دیده میشن که دارن با سرعت ستاره درست می‌کنن، گروه تحقیقاتی با تعجب دیدن که این امواج بیشتر توی کهکشان‌های ستاره‌ساز که جرمشون زیاده تا توی کهکشان‌های کم‌جرم دیده میشن. این خودش خیلی جالب بود، چون ستاره‌شناس‌ها فکر می‌کردن FRBها توی همه‌ی انواع کهکشان‌های فعال اتفاق می‌افتند. با این اطلاعات جدید، گروه شروع کرد به بررسی اینکه این نتایج چه چیزی در مورد FRBها روشن می‌کنه.

کهکشان‌های بزرگ معمولاً پر از فلزات هستن. چون فلزات توی جهان ما – عناصری که ستاره‌ها تولید می‌کنن – کم‌کم به تدریج توی طول تاریخ کیهان جمع میشن. این حقیقت که FRBها بیشتر توی کهکشان‌های پر از فلز دیده میشن، یعنی منبع FRBها، یعنی مگنتارها، هم بیشتر توی این نوع کهکشان‌ها وجود دارن. ستاره‌هایی که پر از فلزن – که تو اصطلاح نجومی یعنی عناصری سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم – معمولاً بزرگ‌تر از بقیه‌ی ستاره‌ها میشن. راوی میگه: «با گذشت زمان، کهکشان‌ها که بزرگ می‌شن، نسل‌های بعدی ستاره‌ها، کهکشان‌ها رو پر از فلز می‌کنن، چون اونا تکامل پیدا می‌کنن و می‌میرن.»

علاوه بر این، ستاره‌های بزرگی که توی ابرنواختر منفجر می‌شن و می‌تونن مگنتار بشن، معمولاً دوتایی هستن. در واقع، 84 درصد از ستاره‌های بزرگ دوتایی هستن. بنابراین، وقتی یکی از ستاره‌های بزرگ توی یه جفت به خاطر داشتن فلزات بیشتر باد میکنه، مواد اضافی‌ش به ستاره‌ی دیگه‌ی اون جفت منتقل میشه، و این باعث میشه دو تا ستاره با هم قاطی بشن. این ستاره‌های قاطی شده، میدون مغناطیسی ترکیبی بیشتری نسبت به یه ستاره‌ی تکی دارن. شارما توضیح میده: «یه ستاره که فلزات بیشتری داره متورم میشه، انتقال جرم رو راه می‌اندازه و در نهایت باعث قاطی شدن میشه، و اینجوری یه ستاره‌ی بزرگ‌تر با میدون مغناطیسی کُلی بیشتری نسبت به ستاره‌ی تک به وجود میاد.»

خلاصه اینکه، چون FRBها ترجیحاً توی کهکشان‌های ستاره‌ساز و پر از فلز دیده میشن، پس مگنتارها (که فکر می‌کنیم باعث FRBها میشن) احتمالاً هم توی محیط‌های غنی از فلزات که به قاطی شدن دو ستاره کمک میکنه، شکل می‌گیرن. بنابراین، نتایج نشون میده که مگنتارها توی سراسر عالم از باقی‌مونده‌ی قاطی شدن ستاره‌ها به وجود میان.

توی آینده، گروه امیدوار هست که با استفاده از DSA-110 و بعدش DSA-2000، که یه آرایه‌ی رادیویی بزرگ‌تر هست و قرار هست توی بیابون نوادا ساخته بشه و تا سال ۲۰۲۸ تموم بشه، بتونن FRBهای بیشتری رو پیدا کنن و مکانشون رو هم مشخص کنن. راوی میگه: «این نتیجه یه نقطه‌ی عطف برای کل گروه DSA هست. خیلی از نویسنده‌های این مقاله توی ساخت DSA-110 کمک کردن.» و ادامه میده: «و این حقیقت که DSA-110 توی پیدا کردن FRBها خیلی خوب عمل می‌کنه، نوید موفقیت DSA-2000 رو میده.»