انفجار سریع  رادیویی در بازوهای کهکشان مارپیچی

مشاهدات جدید هابل پنج انفجار رادیویی مرموز را در بازوهای کهکشانهای مارپیچ نشان می‌دهد.

انفجارهای سریع رادیویی (FRB) سیگنالهای رادیویی هستند که می‌توانند در کسری از ثانیه به اندازه خورشید در کل سال انرژی منتشر کنند. انفجارهای رادیویی بسیار کوتاهی هستند و به سختی می‌توان آنها را تشخیص داد، اما دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل اکنون پنج FRB را در بازوهای کهکشانهای مارپیچی ردیابی کرده‌اند.

این مکانها محل تولد با ابرنواخترها یا مغناطیسهای عجیب و غریب با منبع انفجار رادیویی سازگار هستند. این مطالعه به سرپرستی الکساندرا مانینگ (دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز) در مجله Astrophysical Journal (پیش چاپ در اینجا موجود است) منتشر می‌شود.

کهکشانهای مارپیچی میزبان انفجارهای سریع رادیویی هستند. ستاره‌شناسان با استفاده از هابل چهار انفجار سریع رادیویی (FRB) را به بازوهای مارپیچی چهار کهکشان نشان داده شده در این تصویر ردیابی می کنند. محل انفجارها با خطوط بیضی نقطه‌چین مشخص شده است. این انفجارها به صورت FRB 190714 ، FRB 191001 ، FRB 180924 ، FRB 190608 (در خلاف جهت عقربه‌های ساعت از بالا سمت چپ) فهرست می‌شوند.

Science: NASA / ESA / Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Northwestern); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)

از زمان کشف آنها در سال 2007، بیش از 1000 FRB کشف شده است، اما دانشمندان فقط حدود 15 مورد از آنها را با منابع خاص ردیابی کرده‌اند. برخی از این منابع تکرارشونده هستند، که به راحتی مکان‌یابی تابش‌های رادیویی را در کهکشان‌های میزبان آنها را آسان می‌کند که در طول‌موج‌های مادون قرمز، نور مرئی یا ماوراءبنفش مشاهده می‌شوند.

اما مشخص کردن تک انفجارها سختتر است. به عنوان مثال، تلسکوپ رادیویی CHIME در کانادا می‌تواند مناطق وسیعی از آسمان را اسکن کرده و بسیاری از FRBها را پیدا کند اما نمی‌تواند موقعیت دقیق آنها را شناسایی کند. تلسکوپهای دیگر مانند رادیو تلسکوپ ASKAP در استرالیا، در تعیین مکان  بهتر کار می‌کنند اما سیگنالهای کمتری را ضبط می‌کنند.

در جدیدترین مطالعه، دانشمندان از تلسکوپ فضایی هابل برای پیگیری شش FRB استفاده کردند که ASKAP شناسایی و محلی‌سازی کرده بود و همچنین دو منبع تکراری که توسط سایر تلسکوپهای رادیویی مشاهده شده‌اند.

ون-فای فونگ (دانشگاه شمال غربی) توضیح می‌دهد: “تلسکوپ فضایی هابل چنان حساس است که ویژگی‌هایی را که نمی‌توانیم در تصویربرداری زمینی ببینیم، کشف کند.”

تصاویر هابل نشان داد که منابع پنج FRB در بازوهای مارپیچ کهکشانهای مختلف در فواصل بسیار متفاوت قرار دارند. سونیل سیمها (دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز)، همچنین یکی از اعضای تیم توضیح می‌د‌هد: “دورترین FRB محلی تقریباً 8 بیلیون سال نوری با ما فاصله دارد.” “بیشتر FRBهای محلی چند بیلیون سال نوری با ما فاصله دارند و موارد بسیار نزدیک نیز از جمله یکی از کهکشانهای خودمان” وجود دارد.

موقعیتهای بدست آمده از ASKAP بسیار دقیق و تصاویر هابل به اندازه کافی واضح بود، به طوری که دانشمندان توانستند FRBها را در مناطق خاصی در بازوهای کهکشان ردیابی کنند. با کمال تعجب، آنها در درخشانترین مناطق تشکیل شدید ستاره نبودند، که به دانشمندان اجازه می‌داد برخی از دلایل انفجار رادیویی را رد کنند.

باقیمانده کهکشان میزبان برای مطالعه جزئیات بیشتر ساختار مارپیچی کهکشان، محققان یک مدل رایانه‌ای از نور ستاره‌های کهکشانها را از تصاویر سمت چپ کم کردند تا تصاویر در سمت راست تولید شوند. نوری که باقیمانده بازوهای مارپیچی کهکشانها را با وضوح بیشتری نشان می‌دهد. این انفجارها، FRB 190714 (بالا) و FRB 180924 (پایین)، به وضوح در مناطق کم نور درون بازوها قرار دارند.

Science: NASA / ESA / Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Northwestern); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)

منشأ سریعترین انفجارهای رادیویی

فونگ می‌گوید: “ما می‌دانیم كه انفجارهای طولانی‌مدت اشعه گاما و ابرنواخترهای فوق‌العاده درخشان از ستارگان جوان و بسیار عظیم سرچشمه می‌گیرند.” “این واقعیت که به نظر ما FRBها با درخشان‌ترین نواحی بازوهای مارپیچی و به طور کلی میزبان آنها ارتباط زیادی دارد، به این معنی است که می‌توان ارتباط قوی با انفجارهای طولانی‌مدت اشعه گاما و انواع خاصی از ابرنواخترها را رد کرد.”

انفجارهای کوتاه اشعه گاما – انفجارهای پرانرژی ناشی از ادغام ستاره‌های نوترونی که به اندازه چند میلی ثانیه هم طول می‌کشند – بعید است که منبع FRBها نیز باشند. ادغام ستارگان نوترونی معمولاً در حومه کهکشانها اتفاق می‌افتد، بسیار دور از بازوهای مارپیچی که بیشتر FRB وجود دارد.

از طرف دیگر، ابرنواخترهای حاصل از فروپاشی هسته ستارگان با اندازه متوسط ​​بیشتر ممکن است منبع FRB باشند. چنین ستاره‌هایی احتمالاً در منطقه ضعیفتری در بازوهای مارپیچی قرار دارند – دقیقاً نوعی از ناحیه‌ای که FRB پیدا شده باشد.

یکی دیگر از منابع احتمالی FRB، مگنتارها، ستاره‌های نوترونی با میدانهای مغناطیسی بسیار قوی است. در حقیقت، این سوظن اخیراً برای FRBای که سال گذشته در كهكشان خودمان شناسایی شده بود، تأیید شد كه به یك مگنتار برمی‌گردد. با این حال، ممکن است انواع مختلفی از منابع ممکن است سیگنالهای FRB مشابهی ایجاد کنند، بنابراین ممکن است منابع جدیدی برای انفجارهای رادیویی هنوز کشف شود.

شامی چاترجی (دانشگاه کرنل) که درگیر این مطالعه نبود، از نتایج هیجان زده است. وی می‌گوید اکنون ستاره‌شناسان می‌توانند به دنبال روندها بگردند: «آیا همه FRBها با تشکیل ستاره ارتباط دارند؟ فقط بعضی از آنها؟ وی اضافه می‌کند، بنابراین این یک گام بزرگ رو به جلو است، اگرچه تاکنون هنوز با تعداد کمی از منابع سر و کار داریم و قبل از داشتن تصویر قطعی، به بسیاری از این موارد دیگر نیاز است.

دانکن لوریمر (دانشگاه ویرجینیای غربی)، کاشف اولین FRB می‌گوید: “نمونه مسلماً بسیار كوچك است، اما نشانه‌های این كار به نفع منشا ستاره نوترونی است كه مطابق با FRBهای حاصل از مغناطیس در این كهكشانها است.” “این مطالعه بسیار چشمگیر است و یک نقشه راه مشخص برای اینکه چه چیزی با تعداد بیشتری از اشیاء امکان‌پذیر است که بدون شک در چند سال آینده ارائه خواهد شد.”

منبع:

FAST RADIO BURSTS TIED TO SPIRAL ARMS

BY: JULIE FREYDLIN 

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/fast-radio-bursts-tied-to-spiral-arms/