توضيح طبيعة الاندفاعات الراديوية السريعة

من خلال ربط اثنين من أكبر التلسكوبات الراديوية في العالم ، اكتشف علماء الفلك أن الرياح الثنائية البسيطة لا يمكن أن تسبب الدورية المحيرة للانفجار الراديوي السريع بعد كل شيء. قد تأتي الانفجارات من نجم نيوتروني ممغنط للغاية ومعزول. تُظهر الاكتشافات الراديوية أيضًا أن الاندفاعات الراديوية السريعة ، وهي بعض أكثر الأحداث نشاطًا في الكون ، خالية من المواد المغطاة. هذه الشفافية تزيد من أهميتها لعلم الكونيات. تظهر النتائج بتنسيق طبيعة سجية هذا الاسبوع.

ألوان الراديو

استخدام “مذياع الألوان “أدى إلى اختراق. في ضوء بصري، الألوان هي كيف تميز العين كل منها الطول الموجي. ينتقل قوس قزح من الضوء البصري الأزرق ذي الطول الموجي الأقصر إلى الضوء البصري الأحمر ذي الموجة الأطول. لكن الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي لا تستطيع العين البشرية رؤيته ، لأن الطول الموجي طويل جدًا أو قصير جدًا ، حقيقي أيضًا. يسمي الفلكيون هذا “الضوء فوق البنفسجي” أو “الضوء الراديوي”. يمتد ضوء الراديو قوس قزح إلى ما وراء الحافة الحمراء التي نراها. ينتقل قوس قزح الراديو نفسه أيضًا من الراديو “الأزرق” ذي الموجة القصيرة إلى الراديو ذي الموجة الطويلة “الأحمر”. تعد الأطوال الموجية للراديو أطول بمليون مرة من الأطوال الموجية للأزرق والأحمر البصري ، لكنها في الأساس مجرد “ألوان”: ألوان الراديو.

لقد درس فريق علماء الفلك الآن انفجارًا راديويًا سريعًا عند طولين موجيين راديويين – أحدهما أكثر زرقة والآخر أحمر كثيرًا – في نفس الوقت. الاندفاعات الراديوية السريعة هي بعض من ألمع الومضات في سماء الراديو ، لكنها تنبعث خارج رؤيتنا البشرية. إنها تدوم فقط حوالي 1/1000 من الثانية. يجب أن تكون الطاقة المطلوبة لتكوين دفعات راديوية سريعة عالية للغاية. ومع ذلك ، فإن طبيعتها الدقيقة غير معروفة. تتكرر بعض الاندفاعات الراديوية السريعة ، وفي حالة FRB 20180916B ، يكون هذا التكرار دوريًا. أدت هذه الدورية إلى سلسلة من النماذج التي تأتي فيها انفجارات الراديو السريعة من زوج من النجوم يدوران حول بعضهما البعض. المدار الثنائي و رياح نجمية ثم قم بإنشاء الدورية. “كان من المتوقع أن تسمح الرياح النجمية القوية القادمة من رفيق مصدر الاندفاع الراديوي السريع لمعظم الضوء الراديوي الأزرق قصير الموجة بالخروج من النظام. ولكن يجب حظر الراديو ذي الموجات الطويلة الأكثر احمرارًا بشكل أكبر ، أو حتى تمامًا” ، كما تقول إينيس باستور- مارازويلا (جامعة أمستردام وأسترون) ، المؤلف الأول للنشر.

الجمع بين Westerbork و LOFAR

لاختبار هذا النموذج ، قام الفريق الفلكي بدمج LOFAR وتجديد تلسكوبات Westerbork. يمكنهم بالتالي دراسة FRB 20180916B في وقت واحد بلونين راديو. نظر Westerbork إلى الطول الموجي الأكثر زرقة البالغ 21 سم ، ولاحظ LOFAR الطول الموجي الأكثر احمرارًا البالغ 3 أمتار. قام كلا التلسكوبين بتسجيل أفلام راديو بآلاف الإطارات في الثانية. اكتشف حاسوب فائق السرعة يعتمد على التعلم الآلي انفجارات سريعة. تقول باستور مارازويلا: “بمجرد أن حللنا البيانات ، وقارننا بين لوني الراديو ، فوجئنا كثيرًا”. “تنبأت نماذج الرياح الثنائية الحالية بأن الدفقات يجب أن تتألق باللون الأزرق فقط ، أو على الأقل تدوم لفترة أطول هناك. لكننا رأينا يومين من الانفجارات اللاسلكية الأكثر زرقة ، تليها ثلاثة أيام من الانفجارات الراديوية الأكثر احمرارًا. نستبعد النماذج الأصلية الآن – يجب أن يحدث شيء آخر “.

كانت عمليات الكشف عن انفجارات الراديو السريعة هي الأولى على الإطلاق مع LOFAR. لم يتم رؤية أي منها في أي أطوال موجية أطول من متر واحد حتى ذلك الحين. وضع الدكتور يوغيش معان من ASTRON عينيه أولاً على انفجارات LOFAR: “لقد كان من المثير اكتشاف أن انفجارات الراديو السريعة تتألق بمثل هذه الأطوال الموجية الطويلة. بعد المرور بكميات هائلة من البيانات ، واجهت صعوبة في تصديق ذلك في البداية ، على الرغم من كان الاكتشاف مقنعًا. وسرعان ما ظهرت رشقات نارية أكثر “. هذا الاكتشاف مهم لأنه يعني أن الانبعاثات الراديوية ذات الطول الموجي الطويل والأحمر يمكنها الهروب من البيئة المحيطة بمصدر الاندفاع الراديوي السريع. يقول المؤلف المشارك الدكتور ليام كونور (يو امستردام / أسترون): “حقيقة أن بعض الانفجارات الراديوية السريعة تعيش في بيئات نظيفة ، غير محجوبة نسبيًا بواسطة أي ضباب إلكتروني كثيف في المجرة المضيفة ، أمر مثير للغاية”. “مثل هذه الانفجارات الراديوية السريعة العارية ستسمح لنا بمطاردة المادة الباريونية المراوغة التي لا تزال مجهولة المصير في الكون.”

مغناطيسي

يعد كل من تلسكوب LOFAR ونظام Apertif في Westerbork هائلين في حد ذاته ، ولكن تم تحقيق الاختراقات لأن الفريق ربط الاثنين بشكل مباشر ، كما لو كانا واحدًا. يقول المحقق الرئيسي الدكتور Joeri van Leeuwen (ASTRON / U. Amsterdam): “لقد أنشأنا نظامًا للتعلم الآلي في الوقت الفعلي في Westerbork ينبه LOFAR عند حدوث انفجار ، ولكن لم نشاهد أي انفجارات LOFAR متزامنة. أولاً ، نحن اعتقدنا أن ضبابًا حول الاندفاعات الراديوية السريعة كان يحجب جميع الدفقات الحمراء – ولكن من المدهش أنه بمجرد توقف الدفقات الزرقاء ، ظهرت رشقات حمراء بعد كل شيء. وذلك عندما أدركنا أنه تم استبعاد نماذج الرياح الثنائية البسيطة. انفجارات الراديو السريعة عارية ، ويمكن أن تكون مصنوعة من قبل المغناطيس “.

هذه المغناطيسية هي النجوم النيوترونية، ذات كثافة أعلى بكثير من الرصاص ، وهي أيضًا شديدة المغناطيسية. المجالات المغناطيسية الخاصة بهم أقوى بعدة مرات من أقوى مغناطيس في أي مختبر أرضي. يقول باستور مارازويلا: “إن النجم المغناطيسي المعزول الذي يدور ببطء يفسر بشكل أفضل السلوك الذي اكتشفناه”. “يبدو الأمر أشبه بكونك محققًا – لقد ضيقت ملاحظاتنا إلى حد كبير انفجار سريع للراديو يمكن أن تعمل النماذج “.

مُقدم من ASTRON