تلمح المجالات المغناطيسية المتقلبة إلى حل لإحداث حيرة من الاندفاعات الراديوية السريعة من الفضاء

لقد حيرت الانفجارات الراديوية السريعة – ومضات مكثفة من الطاقة الراديوية من الفضاء الخارجي تمتد لملي ثانية – علماء الفلك منذ أن رُصدت لأول مرة في عام 2007. ويمكن أن تنبعث دفعة واحدة من الطاقة في حياتها القصيرة نفس القدر الذي تنبعث منه الشمس في غضون أيام قليلة.

تنشأ الغالبية العظمى من النبضات قصيرة العمر خارج مجرتنا درب التبانة. لا نعرف ما الذي ينتج معظمهم ، أو كيف.

في بحث جديد نُشر في Science ، لاحظنا انفجارًا لاسلكيًا سريعًا متكررًا لأكثر من عام واكتشفنا علامات على أنه محاط بمجال مغناطيسي قوي ولكنه شديد التغير.

تشير نتائجنا إلى أن مصدر هذا الانفجار الكوني قد يكون نظامًا ثنائيًا يتكون من نجم نيوتروني يدور عبر رياح من البلازما الكثيفة الممغنطة التي ينتجها نجم مرافق ضخم أو حتى ثقب أسود.

انفجار راديو سريع لا يتوقف أبدًا عن التكرار

تم اكتشاف الاندفاع المتكرر المعروف باسم FRB 20190520B في عام 2022 من قبل علماء الفلك في التلسكوب الراديوي الكروي ذو الفتحة البالغة خمسمائة متر (FAST) في الصين. يعد تكرار الاندفاعات الراديوية السريعة أمرًا نادرًا ، ولكن FRB 20190520B هو الأكثر ندرة على الإطلاق: فهو الوحيد الذي لا يهدأ أبدًا ، وينتج دفعات راديو بضع مرات في الساعة ، وأحيانًا عند ترددات راديو متعددة.

بعد العثور على هذا الجسم المثير للفضول لأول مرة ، سارع علماء الفلك لمتابعة الملاحظة الأولية باستخدام أطوال موجات راديوية أخرى.

اقرأ المزيد: تم الكشف عن المزيد من الاندفاعات الإذاعية السريعة “الساطعة” ، ولكن من أين تأتي جميعها؟

أظهر مزيد من التحقيق أن FRB 20190520B يقيم في بيئة كثيفة للغاية في مجرة ​​قزمة تبعد 3.9 مليار سنة ضوئية. هناك أيضًا مواد تحيط بمصدر FRB تنتج انبعاثات راديوية قوية ومستمرة.

أدى هذا إلى اقتراحات بأن مصدر الانفجار هو نجم نيوتروني شاب في بيئة معقدة.

المجالات المغناطيسية القوية

ما الذي يمكن أن نتعلمه أيضًا عن هذه الألعاب النارية بين المجرات وبيئتها؟ أجرينا ملاحظات على FRB 20190520B باستخدام تلسكوب باركس اللاسلكي التابع لـ CSIRO ، موريانج ، في نيو ساوث ويلز وتلسكوب جرين بانك في الولايات المتحدة.

لدهشتنا ، تبين أن FRB 20190520B ينتج إشارات قوية عند ترددات راديو عالية نسبيًا. تبين أن هذه الإشارات عالية التردد شديدة الاستقطاب – مما يعني أن الموجات الكهرومغناطيسية “تلوح” بقوة أكبر في اتجاه واحد أكثر من غيرها.

وجدنا أن اتجاه هذا الاستقطاب يتغير عند ترددات مختلفة. يخبرنا قياس مقدار تغيره عن قوة المجال المغناطيسي الذي تنتقل عبره الإشارة.

كما اتضح ، يشير مقياس الاستقطاب هذا إلى أن البيئة حول FRB 20190520B ممغنطة بدرجة عالية. والأكثر من ذلك ، أن قوة المجال المغناطيسي بدت متفاوتة على مدار الـ 16 شهرًا التي لاحظنا فيها المصدر – بل وقلبنا الاتجاه مرتين تمامًا.

لم يتم ملاحظة هذا التغيير في اتجاه المجال المغناطيسي حول انفجار لاسلكي سريع من قبل.

ملء الصورة

ماذا يخبرنا هذا عن FRB 20190520B؟ تتضمن النظريات الأكثر شيوعًا لشرح الملاحظات الحديثة لتكرار الانفجارات الراديوية السريعة أنظمة ثنائية تتكون من نجم نيوتروني وإما نجم هائل آخر أو ثقب أسود.

بينما لا يمكننا استبعاد الفرضيات الأخرى حتى الآن ، فإن نتائجنا تفضل سيناريو النجوم الضخمة.

اقرأ المزيد: نبذة تاريخية: ما نعرفه حتى الآن عن انفجارات الراديو السريعة عبر الكون

من المعروف أن النجوم الضخمة تمتلك رياحًا نجمية قوية مع وجود مجالات مغناطيسية منظمة حولها. إذا كان مصدر الدفقات يتحرك داخل وخارج منطقة الرياح النجمية أثناء انتقاله عبر مداره ، فإننا نتوقع انعكاس اتجاه المجال المغناطيسي المرصود.

المقياس الزمني لانعكاس المجال المغناطيسي ، والتغير المقاس في شدة المجال الظاهرة ، والبلازما الكثيفة المحيطة بمصدر الاندفاع ، كلها تتوافق مع هذه الصورة.

ماذا بعد؟

قد توفر ملاحظاتنا دليلًا مهمًا لدعم الفرضية القائلة بأن مصادر تكرار الدفقات الراديوية السريعة لها رفيق هائل قادر على إنتاج بلازما ممغنطة للغاية.

الأهم من ذلك ، أن الفرضية الثنائية تعطينا تنبؤًا للمستقبل. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن التغييرات في استقطاب الإشارات اللاسلكية من FRB 20190520B يجب أن ترتفع وتنخفض على مدى فترات زمنية أطول.

لذلك سنراقب. ستكشف الملاحظات المستقبلية مع Murriyang و Green Bank Telescope ما إذا كان FRB 20190520B حقًا في نظام ثنائي – أو ما إذا كان الكون سيفاجئنا مرة أخرى.