الفضاء

تمكن الفلكيون من تفسير الرسالة الإذاعية الغامضة من الفضاء

في مكان ما في بداية هذا العام ، أدرك براين ميتزجرأنه ترك لنفسه - لا رسائل واردة ، ولا دروس - وما ربما ، ربما ربما ، يتلمس طريقه للحصول على إجابة لأحد أكثر أسرار علم الفلك ثباتًا. أصبح غاضبًا ومحاولًا التمسك بهذه الإجابة ، خشية أن يفسد أي خطأ بسيط كل شيء ، أو أن يقوم شخص آخر بوضع كل الأجزاء معًا في المقام الأول. يقول ميتزجر ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كولومبيا: "حاول أن تستمر ، لأن الآخرين قد يرونها أيضًا".

جنبا إلى جنب مع العديد من العلماء الآخرين في جميع أنحاء العالمقضى Metgzer في السنوات القليلة الماضية العصف الذهني ، في محاولة لفهم انفجارات الراديو السريعة (FRB). هذه هي ومضات من الثانية من إشارات الراديو مكثفة وغير المبررة التي تنتشر في جميع أنحاء السماء ، وتغلب مؤقتا على النبضات الراديوية في مجرتنا ، على الرغم من أنها ملايين المرات. حتى عام 2013 ، شكك العديد من علماء الفيزياء الفلكية في وجودها. على مر السنين ، قدم العلماء العشرات من التفسيرات المحتملة لما يمكن أن يكون سبب ظهورها. يحتوي فهرس واحد على 48 نظرية منفصلة.

أي أن هناك نظريات أكثر من الأحداث نفسها ، والتي حاولوا شرحها.

رشقات الراديو السريعة: ما هذا؟

تحتاج نظرية FRB إلى جزأين. هناك مشتبه به - وحش الفيزياء الفلكية التي يمكن أن تطلق كميات هائلة من الطاقة. يوجد سلاح - شيء يحول هذه الطاقة إلى إشارة راديو ساطعة ومدهشة وغير عادية.

الآن هنا Metzger وزملاؤه يعتقدون ذلككانوا قادرين على استعادة مسرح الجريمة. في وقت سابق من هذا الشهر ، نشروا مقالًا على موقع ويب prX pr.org ، والذي وضعوا فيه طريقة لظهور انفجارات الراديو السريعة من الانفجارات في مناطق الفضاء التي تنتشر فيها السحب الكثيفة من الجزيئات والمجالات المغناطيسية.

يفضل نموذجهم ، ولكن لا يتطلب ذلك ، مغنطيسًا فيهكمصدر للانفجارات. المغنطيس هو نجم نيوتروني شاب يحجب في بعض الأحيان جسيمات مشحونة في شكل نسخة ضخمة من طرد الكتلة الاكليلية الذي يحدث على الشمس. كل انفجار جديد يصطدم بالفوضى المحيطة. عندما يحدث هذا ، تولد موجة صدمة ، والتي بدورها ، تصدر وميضًا قصيرًا يشبه الليزر من موجات الراديو إلى الكون.

"بعبارات عامة ، من المنطقي بالتأكيد"يقول جيمس كوردين ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كورنيل ، مضيفًا أنه يلزم إيجاد مزيد من التفاصيل. "أود أن أقول أن هذا هو حصان جيد لوضع على."

ومع ذلك ، فإن ما يعجب الفلكيين حقًا هوهذا هو ما تولده نظرية Metzger تنبؤات محددة تماما حول ما ينبغي أن تبدو عليه FRBs في المستقبل. وبالتالي ، يمكن التحقق من هذه التنبؤات عن طريق الاختبار. من المتوقع أن يكون للتلسكوب الراديوي الكندي الجديد CHIME ما بين واحد وعشرة FRBs في اليوم عندما يعمل بكامل طاقته في نهاية هذا العام. خلال الاختبارات الأولية في الصيف الماضي ، اكتشف عشرات الفاشيات. تم الإعلان عن نتائج أعماله في شهر يناير. يقول Shriharsh Tendulkar ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة McGill ، وهو عضو في فريق FRB CHIME: "أعتقد أنه خلال العام المقبل أو نحو ذلك ، سنكون قادرين على اختباره جيدًا".

في سرعة موجة الصدمة

النظرية التي وضعها Metgzer وزملاؤهبن مارغاليت ولورنزو سيروني ، استنادا إلى أكبر إنجاز في قضية FRB. في عام 2016 ، نشر فريق بقيادة لورا سبيتلر من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في بون ، ألمانيا ، نتائجه على أول FRB متكرر على الإطلاق. سابقا ، كان كل من هذه الأحداث واحدة. لهذا السبب ، لم يتمكن علماء الفلك من تتبع مكان ميلادهم في السماء ، لذلك لم يعرفوا شيئًا عن القنابل المضيئة ، على الرغم من أنهم كانوا يشتبهون في ظهورها بعيدًا عن مجرتنا. ولكن ظهرت فلاش واحد تلو الآخر.

وسرعان ما تمكن علماء الفلك الراديوي من اكتشافه.الأصل في مجرة ​​قزم صغيرة مشوهة. في محاولة للضغط على كل فكرة من هذه الإشارات الراديوية ، وجدوا أن كل شيء يولد في منطقة كثيفة من البلازما تلتقطها حقول مغناطيسية قوية. وجدوا أيضًا أن الزيادة كانت محاطة بإضاءة راديو قاتمة ولكنها مستقرة. وفي شهر نوفمبر الماضي ، لاحظ عالم الفلك جيسون هيسلز (إلى جانب سبيتلر وآخرون) شيئًا غريبًا: تحتوي كل رشقة من جزء صغير من الثانية على عدة موجات تتحول تدريجياً إلى أسفل من الترددات الراديوية الأعلى إلى المنخفضة.

بالنسبة لفريق Metgzer ، هذه النصيحة الأخيرةبدا مألوفا بشكل مدهش. في الخمسينيات من القرن الماضي ، درس الفيزيائيون الموجات المتفجرة للانفجارات النووية من أجل تقدير طاقة إنتاجهم. في هذه النماذج ، تمتص جبهات صدمة الانفجارات النووية المزيد من الغاز مع توسعها إلى الخارج. هذا الوزن الإضافي يؤدي إلى إبطاء التأثير ، وبما أنه يتباطأ ، فإن الإشعاع المنبعث من جبهة الصدمة ينخفض ​​في التردد بسبب تأثير دوبلر.

يعتقد Metgzer أن هذا الانفجار تأثيرقد يلمح إلى الطبيعة الحقيقية لل FRB. وفجأة ، فجأة ، في أوائل يناير ، التقط التلسكوب CHIME حدثًا متكررًا آخر. هذه المرة أظهرت إشارات الراديو المتكررة نفس التحول تردد أسفل. يقول ميتزجر: "نشأت الفكرة مع التكرار الأول". "ولكن بعد رؤية هذا المظهر في FRB ، ربحت ضعف الوتيرة".

الآن Metzger ، مارغاليت وسيروني قد أصدرت لهمنموذج كامل يعتمد بشكل أساسي على شرح المدخلات والمخرجات من التكرار الأول. تخيل وجود مغنطيس ، نجم نيوتروني بحجم المدينة تم تشكيله في سوبر نوفا قبل بضعة عقود ، بسطح يغلي ويتصاعد. مثله مثل الشمس في يوم سيء ، يطلق هذا المغناطيس الشاب رشقات نارية عشوائية تطلق الإلكترونات والبوزيترونات وربما حتى الأيونات الثقيلة بسرعات قريبة من سرعة الضوء.

عندما تبدأ هذه المواد ، فإنها تواجهمع الجزيئات القديمة المنبعثة في رشقات نارية السابقة. عندما يصطدم طرد جديد بأخرى قديمة ، فإنه يتراكم صدمة الصدمة ، والتي تندلع خلالها المجالات المغناطيسية. عندما يتم دفع الصدمة إلى الخارج ، تدور الإلكترونات الموجودة في الداخل على طول خطوط المجال المغناطيسي ، وتنتج هذه الحركة موجة من الموجات الراديوية. مع تباطؤ صدمة الصدمات ، تنتقل الإشارة من الترددات العالية إلى الترددات المنخفضة. ويتلقى علماء الفلك على الأرض رسائل إذاعية مثيرة.

وعلى الرغم من أن كل هذا يبدو مثيرا للاهتمام ، إلا أن الفكرة يجب أن تكون كذلكسيمر المرحلة التالية من الاختبار في تاريخ رشقات الراديو السريعة. حتى الآن هذا هو السيناريو الأكثر احتسابًا وعمقًا. يقول سبيتلر: "لقد قاموا بإجراء أكثر الحسابات تفصيلاً وتمكّنوا من تقديم تنبؤات محددة بشأن الملاحظات".

يتنبأ نموذج Metgzer بعدد محددالميزات التي يجب أن يكون FRBs المستقبل. أولاً ، ينبغي لجميع FRBs المستقبلية اتباع نفس التخفيض في التردد. يمكنهم إظهار أشعة جاما أو أشعة إكس التي بدأ علماء الفلك مثل Spitler في البحث عنها بالفعل. يجب أن تكون في مجرات ، حيث تتشكل الكثير من النجوم الجديدة وتظهر مغناطيسات جديدة. وعندما يتكرر ذلك ، يجب أن يأخذوا فترات راحة بعد مراقبة الفلكيين لمضة كبيرة. في هذه المرحلة ، يتم انسداد النظام بمادة بحيث لا يمكن للومضات اللاحقة الهروب.

الآن يواجه نموذج Metgzer الكثيرنظريات أخرى لا تزال قابلة للحياة. قد تكون الانفجارات الراديوية السريعة نتيجة لدمج النجوم النيوترونية ، التي تم التقاطها لأول مرة بواسطة التلسكوبات وأجهزة الكشف عن موجات الجاذبية في عام 2017. يمكن أن تؤدي نجوم النيوترون إلى FRB ، حيث تصطدم بأجسام أخرى ، مثل الثقوب السوداء والأقزام البيضاء ، عندما تنهار نفسها في ثقوب سوداء أو عندما يتم سحب خطوط القوة المغناطيسية بها عن طريق تدفقات بلازما قوية.

وليس من الواضح ما إذا كان كل FRB يظهر من نوع واحد من الأحداث.

تستمر البيانات في التراكم ، يضيق الحقل. خلال الأشهر الخمسة الماضية ، بينما كانت CHIME في مرحلة التكليف ، وجد العلماء المزيد من الرشقات التي لم يقدموها للجمهور بعد.

بعد عدة سنوات من دراسة البيانات المبعثرة والأحلام النظرية ، تبين أن الحل أخيرًا قد وصل إلى حد بعيد.

اشترك في قناتنا الإخبارية في Telegram ، حتى لا تفوت الأخبار من الحقول الفضائية.