پازلهای دور از انتظار ستاره‌شناسان از انفجار رادیویی سریع در یک خوشه کروی!!

ستاره‌شناسان از یافتن یک انفجار رادیویی سریع در یک خوشه کروی شگفت زده شدند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند فلاشهای مرموز امواج رادیویی با مدت میلی‌ثانیه در ستارگان نوترونی تازه متولد شده به وجود می‌آیند. با این حال، ستارگان در خوشه‌های کروی تقریباً به اندازه خود کیهان قدمت دارند.

صویری از خوشه کروی مسیه 5 در اینجا نشان داده شده است که تا پر از ستاره‌های باستانی است. انفجار رادیویی سریع FRB 20200120E از خانه‌ای مانند این تابش می‌کند. ESA / هابل / ناسا

ناندا ریا (موسسه علوم فضایی، اسپانیا) که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «این یک نتیجه واقعا شگفت‌انگیز است. یک ستاره نوترونی جوان در یک خوشه کروی چه می‌کند؟

انفجارهای سریع رادیویی (FRBs) برای اولین بار در سال 2007 کشف شد. در حدود یک هزارم ثانیه، آنها به اندازه خورشید در روز انرژی آزاد می‌کنند. در سراسر جهان قابل مشاهده، هر روز صدها FRB منفجر می‌شوند، اما به سختی می‌توان آنها را دید. ما نمی‌دانیم کجا و چه زمانی مورد بعدی رخ می‌دهد و بیشتر تلسکوپ‌های رادیویی میدان دید بسیار کمی دارند، گویی که در حال تماشای جهان توسط یک نی نوشیدنی هستیم. (استثنا تلسکوپ کانادایی CHIME است که میدان دید عظیم آن تا به امروز امکان تشخیص صدها FRB را فراهم کرده است.)

خوشبختانه، برخی از FRB ها تکرار کننده هستند – نشانه مطمئنی از این است که “موتور” تولید کننده انفجارها به طور کامل در این رویداد از بین نمی‌رود. با کمی صبر و شانس، ستاره‌شناسان می‌توانند انفجارهای متعدد را از یک منبع مطالعه کنند، تنها با هدف قرار دادن ابزار خود بر روی محل یکی از دو دوجین تکرار کننده‌های شناخته شده را ببینند.

این دقیقاً همان کاری است که سال گذشته یک همکاری بزرگ به رهبری فرانتس کرستن (رصدخانه فضایی اونسالا، سوئد) انجام داد. آنها با استفاده از 12 تلسکوپ رادیویی شبکه تداخل‌سنجی خط پایه بسیار بلند اروپایی (VLBI)، مکان FRB 20200120E را مشاهده کردند (یک انفجار رادیویی سریع در حومه کهکشان مارپیچی M81 در فاصله 12 میلیون سال نوری از ما در دب اکبر). کرستن می‌گوید: «این نزدیک‌ترین FRB خارج از کهکشانی است که تا به امروز شناخته شده است. (در سال 2020، اخترشناسان یک FRB با درخشندگی کم را در کهکشان راه شیری ما کشف کردند.) بین فوریه و آوریل 2021، تیم در مجموع پنج انفجار را شناسایی کرد.

این تیم با استفاده از تداخل‌سنجی، موقعیت تکرار کننده را در آسمان با دقت 1.25 میلی‌ثانیه قوسی مشخص کردند. آنها از دیدن این امر شگفت زده شدند که فلاشهای پرانرژی از یکی از خوشه‌های کروی متعدد M81 سرچشمه می‌گیرند. محققان ادعا می‌کنند که احتمال هم‌ترازی شانسی کمتر از یک در 6000 است و به این نتیجه می‌رسند که این ارتباط «قوی» است.

منفجر شدن مغناطیسی

میدان‌های مغناطیسی قوی اطراف مگنتار که در تصویری هنری در اینجا نشان داده شده‌اند، می‌توانند بپیچند، بشکنند و دوباره به هم متصل شوند و تشعشعات پرانرژی تولید کنند. اما اینکه چگونه این اشیاء می‌توانند انفجارهای رادیویی سریع ایجاد کنند هنوز مورد بحث است.

مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا / کریس اسمیت / USRA / GESTAR

و اینجاست که پازل شروع می شود. شواهد زیادی مبنی بر این امر وجود دارد که انفجارهای رادیویی سریع از مگنتارها یا اطراف آن – ستارگان نوترونی تازه متولد شده و بسیار مغناطیسی شده – منشا می‌گیرند.

اما این به معنای انفجار نسبتاً جدید ابرنواختری در خوشه کروی است: کرستن می‌گوید: «شایعترین و محتمل‌ترین سناریو برای تشکیل مگنتارها، ابرنواختر فروپاشی هسته است.

با این حال، ابرنواخترهای فروپاشی هسته‌، انفجارهای پایانی ستارگان عظیم هستند و از آنجایی که ستارگان پرجرم عمر کوتاهی دارند، انتظار انفجارهای ابرنواختری در خوشه‌های کروی را ندارید: کروی‌ها در اوایل جوانی کیهان شکل گرفتند، بنابراین هر ستاره پرجرمی که ممکن است در آن وجود داشته باشد بیلیونها سال پیش تبدیل به ابرنواختر شده است.

به گفته محققان محتمل‌ترین توضیح این است که مگنتار به روش دیگری شکل گرفته است. از آنجایی که خوشه‌های کروی چگالی ستاره‌ای بالایی دارند، انتظار می‌رود که تعداد زیادی ستارگان دوتایی فشرده را در خود جای دهند. اگر یک کوتوله سفید جرمی را از یک ستاره همدم بیرون بیاورد، ممکن است به اندازه کافی به یک ستاره نوترونی سقوط کند.

جایگزین دیگر ادغام مثلاً دو کوتوله سفید، یک کوتوله سفید و یک ستاره نوترونی، یا شاید حتی دو ستاره نوترونی کم جرم است. هر گونه برخوردی می‌تواند منجر به فروپاشی بیشتر و تولد یک ستاره نوترونی بسیار مغناطیسی شود.

اما ریا که متخصص مگنتارها است، می‌گوید هیچ شواهد روشنی مبنی بر این امر وجود نداردئکه ستاره‌های نوترونی می‌توانند از فروپاشی ناشی از برافزایش یا فروپاشی ناشی از ادغام تشکیل شوند. او می‌گوید: «تاکنون، این فقط به صورت تئوری است» و اضافه می‌کند که این FRB خاص ممکن است کلاً از چیز دیگری سرچشمه گرفته باشد.

انفجارهای رادیویی سریع در خوشه‌های کروی ممکن است معمول باشد. کرستن خاطرنشان می‌کند که FRB 20200120E “یک FRB کاملاً کم درخشنده است”. “اگر در فاصله نزدیکترین FRB بعدی قرار داشت، شناسایی نمی‌شد.” به گفته ریا «ممکن است تعداد زیادی از آنها وجود داشته باشد».

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

FAST RADIO BURST’S UNLIKELY HOME PUZZLES ASTRONOMERS

BY: GOVERT SCHILLING FEBRUARY 23, 2022 

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/fast-radio-burst-globular-cluster-puzzles-astronomers/