تلسکوپ فضایی جیمز وب به شناسایی دورترین انفجار رادیویی سریعی که تاکنون دیده شده کمک می کند - و دانشمندان از منبع آن شگفت زده شده اند.

اخترشناسان دورترین فوران رادیویی سریع (FRB) را که تاکنون کشف شده است، کشف کرده اند. این نه تنها می تواند به حل معمای عامل این انفجارهای قدرتمند اما کوتاه امواج رادیویی کمک کند، بلکه از آنجا که FRB ها پیام رسان های آسمانی باورنکردنی هستند، می تواند جزئیات 11 میلیارد سال تکامل کیهانی را نیز آشکار کند.

این FRB، با نام FRB 20240304B، برای اولین بار توسط ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ رادیویی MeerKAT در آفریقای جنوبی مشاهده شد. سپس با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، ستاره شناسان آن را به کهکشان اصلی خود که در فاصله حدود 11 میلیارد سال نوری از ما قرار دارد، ردیابی کردند. این نشان داد که FRB 20240304B از زمانی که کیهان فقط 3 میلیارد سال سن داشته است به زمین سفر کرده است.

این فقط این FRB 20240304B را به دورترین و اولین FRB شناسایی شده تبدیل نمی کند. فاصله رکورددار قبلی را بیش از دو برابر می کند! مانیشا کالب از موسسه نجوم سیدنی در بیانیه‌ای که به Space.com ارسال شد، گفت: "این یک نگاه اجمالی فوق‌العاده به جهان دور است." ما یک انفجار رادیویی سریع را از زمانی که کیهان تنها حدود سه میلیارد سال سن داشت، ضبط کرده‌ایم و از آن فلاش کوتاه نور رادیویی برای اطلاع از ماده‌ای که طی میلیاردها سال از آن عبور کرده است استفاده کرده‌ایم.

تحقیقات این تیم روز پنجشنبه (8 اکتبر) در مجله Science منتشر شد.

یک پیام رسان کیهانی که رکوردشکن است

انفجارهای سریع رادیویی، انفجارهای مرموز امواج رادیویی هستند که معمولا فقط یک بار شعله ور می شوند و در چند میلی ثانیه که طول می کشند، چندین برابر بیشتر از آنچه خورشید می تواند در یک سال بتابد، از خود ساطع می کند.

از آنجایی که این انفجارهای قدرتمند امواج رادیویی به طول میلی ثانیه، میلیاردها سال نوری را طی می کنند تا به زمین برسند، از گاز و غبار در کهکشان ها و از میان "مه کیهانی" بین این کهکشان ها، به اصطلاح محیط بین کهکشانی، عبور می کنند. با اندازه گیری میزان کاهش سرعت سیگنال، دانشمندان می توانند به طور موثری این مه گازی را برای ترسیم توزیع ماده در کهکشان ها وزن کنند.

این آنها را به ابزاری حیاتی برای درک چگونگی استفاده کهکشان ها از گاز و غبار برای تشکیل ستاره ها و رشد تبدیل می کند. بنابراین، FRBها یک «سابقه فسیلی» کیهانی استعاری هستند که در فضا با سرعت نور با انرژی بسیاری از ستاره‌ها منفجر می‌شوند.

یک انیمیشن ظاهر تصادفی انفجارهای رادیویی سریع (FRB) را در سراسر آسمان نشان می دهد. (اعتبار تصویر: NRAO Outreach/T. Jarrett (IPAC/Caltech)؛ B. Saxton، NRAO/AUI/NSF)) با در نظر گرفتن این موضوع، جای تعجب نیست که FRB 20240304B به عنوان یک نمونه رکورد شکن از انفجار رادیویی سریع، اخترشناسان را شوکه کرده است. این کار را با ارائه یک شگفتی در مورد کهکشان اصلی خود انجام داد.

لورا دریسن، عضو تیم، از دانشگاه سیدنی، گفت: کهکشان میزبان این انفجار به طرز شگفت‌آوری کوچک، از نظر فلزات فقیر است و در حال گذراندن یک دوره بسیار فعال از شکل‌گیری ستاره است. این به ما سرنخ مهمی در مورد محیط هایی می دهد که FRB ها در آن متولد می شوند و نشان می دهد که این فلاش های کوتاه رادیویی می توانند نه تنها در مورد جهان دوردست، بلکه در مورد چگونگی تکامل کهکشان ها و جمعیت های ستاره ای آنها نیز به ما بگویند.

یک تصویر نشان می‌دهد که یک مگنتار در حال انفجار سریع رادیویی است (اعتبار تصویر: رابرت لی (ساخته شده با Canva)/ناسا) یکی از مظنونان اصلی در ایجاد FRBها، مگنتارها هستند، نوعی ستاره نوترونی که هنگام فروپاشی یک ستاره عظیم و مرگ در انفجار ابرنواختری ایجاد می‌شود. برخلاف ستاره‌های نوترونی «استاندارد»، مگنتارها میدان‌های مغناطیسی وحشتناکی دارند - در واقع قوی‌ترین میدان‌های مغناطیسی در جهان شناخته شده.

تئوری های مختلفی در مورد چگونگی به وجود آمدن مگنتارها وجود دارد: یکی شامل برخورد و ادغام ستاره های نوترونی قدیمی تر، و دیگری مربوط به محیط هایی با شکل گیری ستاره های در حال رشد است.

به نظر می‌رسد کهکشانی که FRB 20240304B از آن سرچشمه می‌گیرد، از مسیر شکل‌گیری دوم پشتیبانی می‌کند، زیرا در میانه «ستاره‌باری»، دوره‌ای از شکل‌گیری شدید ستاره، جوان است.

تصویری از تلسکوپ رادیویی MeerKAT که دورترین FRB را که تا به حال دیده شده را تشخیص می دهد. (اعتبار تصویر: کارل ناکس، اوزگراو، دانشگاه صنعتی سوینبرن) دانشمندان بر روی رمز و راز اتصال FRB/magnetar کار خواهند کرد. در این میان، این انفجار امواج رادیویی تازه کشف و ردیابی شده، قطعا مرزهای کیهان را که می‌توان با FRBها کاوش کرد، گسترش داد.

کاویا شاجی، عضو تیم، گفت: «در اصل، انفجارهای به اندازه کافی قدرتمند را می‌توان از همان کیهان اولیه تشخیص داد.

این بدان معناست که FRB ها به عنوان روشی امیدوارکننده برای مطالعه اولین ستاره ها و کهکشان ها در جهان ظاهر می شوند. با توجه به اینکه این تحقیق همکاری JWST را با تلسکوپ های رادیویی برای شناسایی و ردیابی FRB ها به نقطه مبدا خود تأیید می کند، هیجان انگیزتر است.

Themiya Nanayakkara یکی از اعضای تیم از دانشگاه سیدنی گفت: «نتایج ما توانایی شگفت‌انگیز JWST را نشان می‌دهد، جایی که می‌توانیم مرزها را فراتر از آنچه قبلا ممکن بود، فراتر ببریم.»