https://bodybydarwin.com
Slider Image

حقق علماء الفلك قفزة واحدة عملاقة في حل اللغز الكوني الغريب

2021

ما الذي يتبادر إلى الذهن عند محاولة تصوير أقوى كائن في الكون؟ ربما قنبلة ذرية ، أو شمس قوية للغاية ، أليس كذلك؟ حسنًا ، دعني أعرض عليكم على Fast Radio Burst: ظاهرة غريبة تمتد لبضعة آلاف من الألف من الثانية ، ولكنها يمكن أن تنبعث منها طاقة تفوق طاقة الشمس في 80 عامًا. الآلاف من FRBs تومض في جميع أنحاء الفضاء في أي لحظة معينة ، ولكن لشيء ما في كل مكان وقوية للغاية ، نحن نعرف تقريبا bupkis حول كيفية تشكيلها ولماذا. يرتبط الكثير من ذلك بحقيقة أنه منذ اكتشافهم لأول مرة في عام 2007 ، لم يكن العلماء متأكدين تمامًا من أين أتوا. هل طردوا من الثقوب السوداء؟ هل هم امتدادات نجوم خاطئين يركضون؟ هل هي علامات على كائنات فضائية ذكية تحاول التواصل معنا؟

لقد اتخذنا للتو خطوة هائلة إلى الأمام في حل هذا السؤال. في دراسة نشرت يوم الخميس في مجلة Science ، أبلغ فريق دولي عن التوطين الأول على الإطلاق لنقطة الأصل لنموذج FRB غير المتكرر. يقول كيث بانيستر ، وهو عالم فلك في منظمة الكومنولث للعلوم والبحوث الصناعية الأسترالية (CSIRO) والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة: "كان هذا أول [FRB] حيث وجدنا كلاهما ولدينا نوع البيانات المناسب لتوطينه." كان علينا أن نبني ما أطلقنا عليه وضع "إعادة البث المباشر" في التلسكوب لتوطين FRB هذا. "

يمكن أن يكون نظام "إعادة الحركة الحية" هو الابتكار الرائد الذي نحتاج إليه في النهاية للكشف عن الظواهر الكونية الغريبة التي تنتج وتطلق FRBs في بقية الكون.

يقول برايان ميتزجر ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك ، الذي لم يشارك في الدراسة: "إنه اكتشاف رائع حقًا". "لا أريد مقارنتها مباشرة ، ولكن في بعض النواحي ، يستحق التعريب 100 حدث لا نعرف من أين أتوا. هناك الكثير من السياق الذي يمكنك الحصول عليه. "

ينصب التركيز على FRB 180924 ، والآن FRB 86 الذي اكتشفه علماء الفلك. هذه الإشارات عابرة السمعة ، وكان طول هذه الإشارة 1.3 ميلي ثانية فقط - بالكاد كان وميضًا للعقل البشري.

تشمل النظريات حول ما ينتج عن هذه الإشارات تفسيرات تقليدية مثل الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية أو المستعرات الفائقة الحيوية ، إلى جانب المزيد من الخيارات الشاذة مثل الغارات (نسخة افتراضية من النجم النابض) أو انهيار المادة المظلمة. ونعم ، في بعض الأحيان يشير الناس إلى أنهم قد يأتون من الأجانب. كانت Metzger وزوجين من زملائه يرون واحدة من أكثر النظريات التي تمت الإشادة بها في السنوات الأخيرة ، حيث أشاروا إلى أن FRBs كانت آثار التوهجات شديدة النشاط من المغناطيسات الصغيرة (النجوم النيوترونية المصحوبة بحقول مغناطيسية قوية للغاية).

لكي نكون منصفين ، هذا ليس في الواقع أول FRB على الإطلاق. في عام 2017 ، تمكن العلماء من تحديد المجرة المنزلية لتكرار FRB ، FRB 121102 (واحدة من اثنتان فقط مسجلتان). على الرغم من أن المهمة المتكررة لا تزال مهمة صعبة ، إلا أنها أعطت علماء الفلك أدلة عن المكان الذي يتطلعون إليه ، وانتهى بهم الأمر إلى تعقب مجرة ​​قزم ضعيفة على بعد 3 مليارات سنة ضوئية مع ارتفاع معدل تكوين النجوم.

كما يمكنك أن تتخيل ، فإن مصدر FRB لمرة واحدة يكون أكثر صعوبة في المصدر. يقول بانيستر: "المفتاح هو الحصول على تلسكوب يمكنه العثور على FRBs وهو كبير بما يكفي ، من حيث المسافة بين الهوائيات ، لتوطينهما". "التلسكوبات السابقة لديها واحدة أو أخرى ، ولكن ليس على حد سواء."

لدى CSIRO خدعة تصل إلى حد يجعل هذه المهمة ممكنة: صفيف الأسترالي لمسافة الكيلومترات المربعة (ASKAP) ، وهو عبارة عن صفيف تلسكوب لاسلكي من 36 طبقًا يقع في غرب أستراليا. في الماضي ، كانت جميع أطباق ASKAP عادةً ما تشير إلى اتجاهات مختلفة ، مما يلقي مفتاحًا في الجهود الرامية إلى تمييز الإشارة بدقة أكبر ، بما في ذلك نقطة منشأها.

من الواضح أن العلاج البسيط لهذه المشكلة كان إعادة ترتيب أطباق ASKAP بحيث أشاروا جميعًا إلى نفس الجزء من السماء. لكن Bannister وفريقه اتخذوا أيضًا خطوات إضافية لتحسين الأنظمة التي تجعل جمع بيانات FRB ممكنًا ، وتخصيص الأجهزة بحيث يمكنها إجراء مليار قياس مختلف في الثانية ، وإنشاء برامج جديدة يمكنها أن تضرب تلك الأرقام في الوقت الفعلي.

إذاً ، إليك كيفية عمل نظام "إعادة التشغيل المباشر": بمجرد اكتشاف ASKAP لـ FRB ، يتوقف جمع البيانات ويستمر البرنامج في تنزيل جميع البيانات الأولية التي تم جمعها بواسطة كل طبق في آخر ثلاث ثوانٍ. ستصل الإشارة الأصلية فعليًا إلى كل طبق راديوي في أوقات مختلفة ، ويمكن للفلكيين استخدام هذه الكسور من النانو ثانية للتخلف لتقييم موضع FRB بدقة تصل إلى 0.1 قوس تقريبًا ، أي ما يعادل الشعر البشري على مسافة 200 متر ، يقول Bannister.

قام الفريق بعد ذلك بتصوير نقطة الأصل وقياس المسافة باستخدام ثلاثة من أقوى التلسكوبات الأرضية على الأرض (التلسكوب الكبير للغاية التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي في تشيلي وتلسكوب كيك في هاواي وتلسكوب الجوزاء الجنوبي في تشيلي).

نتيجة لذلك ، نحن نعرف الآن أن FRB 180924 يقع على الحافة الخارجية للمجرة على بعد 3.6 مليار سنة ضوئية في كوكبة Grus ، قابلة للمقارنة لحجم Milky Way وشكله و لمعانه. كما هو الحال مع FRBs الأخرى ، تسبب الغاز البينجمي في تباطؤ FRB 180924 من حين لآخر ، من خلال تأثير يسمى "التشتت". يمكن للفلكيين بالفعل استخدام التشتت كوسيلة لقياس أي نوع من الغاز وكم من الغازات FRB قد انطلق في طريقه إلى الأرض ، مما يعطينا بعض الشيء فيما يتعلق بنوع المادة التي تكمن بين النقطة A والنقطة B ونوع الرحلة التي استغرقتها الإشارة.

يقول Shriharsh Tendulkar ، عالم الفلك في جامعة ماكجيل في مونتريال والذي لم يشارك في الدراسة: "بالنسبة إلى FRB غير المتكرر ، نحصل على طلقة واحدة للعثور عليها وقياس موقعها ، وفريق ASKAP قام بذلك بشكل جميل".

هناك بعض الالتباس الناتج عن محاولة التوفيق بين نقطة الأصل الجديدة هذه والمجرة القزمية التي تضم FRB 121102. من الصعب فهم كلتا المجرات التي تنتج نفس النوع من ظواهر الطاقة العالية التي لا يمكن تفسيرها عندما يكون الفرق في الحجم واللمعان بينهما هو 1000 -يطوى.

يقول بانيستر: "إذا كان هناك أي شيء ، فقد أثار هذا الاكتشاف المزيد من الأسئلة". "نحن نعرف الآن أن FRBs يمكن أن يحدث في أجزاء سلبية للغاية من الكون. لقد اعتقدنا في السابق أنك بحاجة إلى الكثير من تشكيل النجوم القوي لصنع FRBs. "إنه يعتقد أن النتائج الجديدة تشوه بعض النماذج: حقيقة أن FRB 180924 تأتي من ضواحي مجرتها يثير الشكوك حول نظرية أن الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مركز المجرات هي المصدر المعتاد. النجوم الصغيرة جدًا ، مثل المغنطيسات الشبابية التي تشكلت بعد المستعرات الأعظمية ، قد يتم حسابها أيضًا ، وكذلك أي تفسيرات لا تتطلب أي نوع من الجسم المجري. "يجب أن نعود إلى لوحة الرسم لنفهم كيف يمكن أن يحدث FRBs في مثل هذه المجموعة الواسعة من البيئات."

ليس الجميع مقتنعين بأن النتائج الجديدة تستلزم نقلة جذرية في نظرياتنا الحالية حول FRB. يعتقد جيمس كورديس ، عالم الفلك في جامعة كورنيل الذي لم يشارك في الدراسة ، أنه لا يزال رهانًا آمنًا على أن النجوم النيوترونية ، وخاصة المغناطيسات ، هي المصدر المحتمل لإنتاج FRB. ويقول إن أهم ما ينطوي عليه الأمر يتعلق بالنظرية القائلة بأن FRBs تتشكل في المستعرات العظمى فائقة السطوع التي يتم تشكيلها بشكل تفضيلي في المجرات القزمية ذات التركيزات المنخفضة للمعادن. "قد لا يزال هذا صحيحًا إلى حد ما ، لكن FRB الجديد ومجرته يمثلان مثالًا مضادًا محتملًا" ، كما يقول.

هناك أيضًا إمكانية أن FRBs التكرارية وغير المتكررة تخضع ببساطة لنماذج مختلفة. يقول تندولكار: "العثور على مغناطيس صغير في ضواحي مجرة ​​ضخمة مع النجوم القديمة يشبه إيجاد حوت في الصحراء". "إنه من المبكر جدًا في هذا المجال بالطبع ، لكن هذا قد يوحي بأن FRBs المتكررة وغير المتكررة تأتي من أصول مختلفة تمامًا" ، وأن نموذج المغناطيسية ينطبق فقط على الأخير.

لا يعتقد ميتزجر نفسه أن النتائج تستثني المغناطيسات بشكل مباشر. قد يكون المغنطيسات أكثر تنوعًا وشكلًا في سيناريوهات فلكية أكثر مما كان يفترض سابقًا. يقول: "قد تكون هناك طرق أكثر إنتاجًا لإنتاج هذه المغناطيسات المنتجة للألياف الزجاجية". "وقد يكون للطبيعة أكثر من طريقة لإنتاج انفجار راديو سريع."

سنقوم بالرد على هذه الأسئلة بمجرد جمع المزيد من بيانات FRB ، ومن الواضح تمامًا أن Bannister وفريقه قد مهدوا طريقًا جديدًا لاستكشاف هذه الظواهر بعمق كبير. يوفر توطين نقطة الأصل نافذة أضيق للغاية لتحديد الأشياء التي يمكن أن تطلقها الأشياء في مكان الجريمة. على الفور ، يمكن للعلماء استخدام تشتت FRB كوسيلة أكثر قوة لرسم خريطة لتوزيع المادة في جميع أنحاء الكون - والتي يجب أن تكون نعمة للإجابة على بعض الأسئلة الكونية. يقول كوردس: "هذا النوع من النهج هو موجة المستقبل".

(فقط لا تصمد آمالك في أن يخرج أي شخص ويقول إنه من الأجانب. إنه ليس من الأجانب أبدًا).

فوياجر 2 تقريبًا خارج فقاعة الشمس الواقية

فوياجر 2 تقريبًا خارج فقاعة الشمس الواقية

مرحبًا بك في Techathlon: أحدث تقنيات البودكاست الممتعة على الإطلاق

مرحبًا بك في Techathlon: أحدث تقنيات البودكاست الممتعة على الإطلاق

مظلات الشاطئ التي تلقي بظلالها على جميع الآخرين

مظلات الشاطئ التي تلقي بظلالها على جميع الآخرين