چه چیزی باعث پژواک های رادیویی مرموز با تاخیر طولانی در جو زمین می شود؟

در سال 1927، مهندس عمران نروژی و اپراتور رادیویی آماتور، یورگن هالس، کشف غیرمعمولی کرد: در حین نظارت بر ارسال‌های یک ایستگاه رادیویی موج کوتاه در آیندهوون، هلند، او شروع به شنیدن پژواک‌های رادیویی عجیب و «تأخیر» کرد که تقریبا سه ثانیه پس از ارسال‌های اولیه می‌رسید، که گاهی اوقات سیگنال‌های ایستگاه را همراهی می‌کرد.

هالز در مورد کشف عجیب خود نوشت: "از کجا این پژواک می آید، من نمی توانم در حال حاضر بگویم."

تقریبا یک قرن پس از کشف هالز، علت دقیق این پدیده غیرعادی - که امروزه به عنوان پژواک های تاخیری طولانی یا LDE شناخته می شود - ناشناخته باقی مانده است. ماهیت گیج کننده آنها طیف وسیعی از توضیحات بالقوه را برانگیخته است که اکثر آنها بر انواع پدیده های طبیعی غیرقابل توضیحی که در جو زمین رخ می دهند تمرکز دارند. با این حال، چند احتمال دورتر از جمله شواهد بالقوه فناوری فرازمینی نیز در نظر گرفته شده است.

چه می دانیم؟

یک کشف کنجکاو

معمای پژواک‌های با تأخیر طولانی، دانشمندان را از زمان شناسایی اولیه آنها توسط هالز، که در آن زمان یافته‌های عجیب خود را به فیزیکدان نروژی کارل استورمر گزارش داد، گیج کرده است. این امر باعث تحقیقی توسط اشتورمر با فیزیکدان بالتاسار ون در پل شد، که طی آن دو نفر توانستند این پدیده را بازتولید کنند اما در تعیین علت آن ناموفق بودند.

از آن مشاهدات اولیه، گزارش‌های مداوم از پژواک‌های با تأخیر طولانی همچنان ثبت می‌شوند. در شرایط عادی، پژواک های رادیویی هر زمان که یک سیگنال رادیویی منعکس می شود یا از یک شی "بازتاب" می یابد، رخ می دهد، اگرچه شرایط دیگری مانند سیگنال هایی که از طریق یک مسیر تاخیری عبور می کنند نیز می توانند باعث ایجاد پژواک شوند.

در مقابل، پژواک‌های با تأخیر طولانی معمولا با سیگنال‌های رادیویی مشخص می‌شوند که پس از بیش از ۲.۷ ثانیه پس از ارسال اولیه خود بازمی‌گردند، اگرچه این اصطلاح گاهی اوقات به طور گسترده‌تری به کار می‌رود.

پیچیدگی تحقیقات در مورد این نام تجاری غیرمعمول از پدیده های رادیویی در طول سال ها، ماهیت غیرقابل پیش بینی آنها، همراه با واریانس های گزارش شده قابل توجه در زمان و ماهیت تاخیرها بوده است، که محدود کردن یک علت را برای محققان دشوار کرده است.

توضیحات احتمالی

علی‌رغم چالش‌های ارائه شده توسط این کلاس منحصربه‌فرد از اسرار فضایی، تئوری‌های متعددی در طول سال‌ها در مورد اینکه چه چیزی می‌تواند باعث پژواک‌های طولانی مدت شود، ارائه شده است.

در اواسط دهه 1980، محققین R. J. Vidmar و F. W. Crawford آزمایشاتی را در آلاسکا انجام دادند که هدف آنها شناسایی پژواک های طولانی مدت بود که بر اساس تحقیقات قبلی آنها منتشر شده بود که شامل تشخیص های احتمالی در سال 1970 بود. بر اساس یافته های آنها در آن زمان، ویدمار و کرافورد فرض کردند که سیگنال های رادیویی می تواند طولانی مدت بین سیگنال های رادیویی و لایه های اتمسفر تحت پوشش قرار گیرد. فاصله ها

اخیرا، Sverre Holm، محقق دانشگاه اسلو، مفهوم مشابهی را ارائه کرده است که او آن را پژواک مجرای مغناطیسی کروی (MDE) می‌نامد، که در آن امواج رادیویی ممکن است در نواحی باردار الکتریکی جو بالایی زمین به دام افتاده و در امتداد خطوط میدان مغناطیسی که به سمت مگنتوسفر گسترش می‌یابند هدایت شوند. تحت شرایط خاصی، این سیگنال‌ها ممکن است قبل از اینکه به سمت زمین بازگردند، به دورتر از نیمکره مخالف برسند و در نتیجه اثر پژواک تاخیری ایجاد شود.

به گفته هولم، MDE از میان پنج توضیح امیدوارکننده ای که او بیان می کند، "بهترین مکانیسم درک شده برای پژواک های با تاخیر طولانی است" و افزود که بر اساس مدل MDE، چنین پژواک های تاخیری طولانی "می توان با استفاده از یک مدل ساده برای خطوط میدان مغناطیسی با دقتی حدود 5 میلی ثانیه پیش بینی کرد."

با این حال، یکی از مشکلاتی که پیش می‌آید، تاخیرهای نسبتا کوتاه مرتبط با این مکانیسم است، که ممکن است لزوما بازتاب‌های طولانی‌تر و چند ثانیه‌ای گزارش‌شده در برخی مشاهدات تاریخی را به حساب نیاورند. از آنجایی که امواج رادیویی با سرعتی نزدیک به نور حرکت می کنند، یک سیگنال از نظر تئوری می تواند مسافت هایی معادل محیط سیاره را چندین بار در یک ثانیه پوشش دهد. اگرچه این ثابت نمی‌کند که سیگنال‌ها واقعا چنین مسیرهایی را دنبال می‌کنند، اما به این معناست که برخی از موارد گزارش‌شده از پژواک‌های با تأخیر طولانی ممکن است با ده‌ها سفر در سراسر سیاره مطابقت داشته باشند.

هولم در صحبت با اسپیس در مورد موارد تاریخی که شامل پژواک‌های طولانی‌تر با تأخیر طولانی‌تر است، بیان کرد که نظریه MDE نیز محدودیت‌هایی دارد.

هولم در ایمیلی به اسپیس گفت: «از نظر من، انعکاس مجرای مغناطیسی به هیچ وجه نمی‌تواند برای آن LDE‌های تاریخی باشد.»

زمین توسط یک حباب مغناطیسی غول پیکر به نام مگنتوسفر احاطه شده است که به محافظت از سیاره در برابر تشعشعات منتشر شده توسط خورشید کمک می کند. (اعتبار تصویر: ناسا) برای نشان دادن این موضوع، هولم به دو تفاوت اصلی اشاره می کند. اول، پژواک های تاریخی در حدود 9.55 مگاهرتز، بسیار بالاتر از محدوده فرکانس 1-4 مگاهرتز که معمولا با MDE ها مرتبط است، شناسایی شدند. علاوه بر این، LDEهای تاریخی گزارش‌ها تأخیرهایی از 3 تا 30 ثانیه را نشان می‌دهند، در حالی که MDEها معمولا تأخیرهایی در حد چند صد میلی‌ثانیه ایجاد می‌کنند.

در مقابل، هولم توضیح داد: «MDES فقط چند صد میلی ثانیه است، به این معنی که آنها نمی‌توانند تمام ویژگی‌های مشاهدات تاریخی قبلی پژواک‌های با تأخیر طولانی را توضیح دهند.

نظریه‌های دیگری که ممکن است قادر به پر کردن برخی از شکاف‌های معمای پژواک طولانی‌مدت باشند عبارتند از این ایده که انرژی رادیویی الکترومغناطیسی می‌تواند به "حالت‌های" موج پلاسما آهسته‌تر در حین سفر در اتمسفر بالای زمین متصل شود، که طبق بررسی هولم از کار قبلی ویدمار و کرافورد، می‌تواند به طور بالقوه باعث ایجاد تاخیر بسیار طولانی‌تر از رادیوآگ معمولی شود.

پس از این جفت پیشنهادی به حالت موج پلاسما، سیگنال‌ها ممکن است دوباره به سیگنال‌های الکترومغناطیسی معمولی تبدیل شده و به سطوح پایین‌تر جو زمین برگردند. در نهایت، یک خط تحقیقاتی مشابه به این موضوع پرداخته است که آیا ابرهای پلاسمایی منشأ گرفته از خورشید نیز ممکن است قادر به ایجاد اثر پژواک مشخص شده باشند یا خیر.

چه چیزی ناشناخته باقی مانده است؟

منشا فرازمینی؟

اگرچه تحقیقات علمی چندین توضیح امیدوارکننده را برای پژواک‌های با تأخیر طولانی شناسایی کرده‌اند، ماهیت مرموز این رویدادها همچنین الهام‌بخش تئوری‌های گمانه‌زنی بیشتری در طول دهه‌ها بوده است، از جمله برخی شامل جستجوی هوش فرازمینی.

این بعد منحصر به فرد راز LDE ریشه در تئوری های فیزیکدان استرالیایی رونالد بریسول دارد، که اولین کسی بود که این ایده را مطرح کرد که کاوشگرهای بین ستاره ای خودمختار ممکن است توسط یک تمدن پیشرفته به عنوان وسیله ای برای برقراری تماس مورد استفاده قرار گیرند.

به گفته بریسول، مبتکران چنین سناریوی تماس فرضی ممکن است به جای درگیر شدن در ارتباط مستقیم، حضور خود را با رهگیری و ارسال مجدد سیگنال‌های رادیویی آشکار کنند. کارل سیگان مفهوم مشابهی را در رمان "تماس" خود بررسی کرد، که در آن پیام‌های ارسالی از المپیک 1936 - اولین سیگنال‌های پخش شده برای خروج از یونوسفر زمین - رهگیری می‌شوند و به عنوان یک پیام رمزگذاری شده داده‌ای که از سیستم Vega منشا می‌گیرد، به زمین بازپخش می‌شوند.

با این حال، بیش از یک دهه قبل از انتشار رمان معروف ساگان، دانکن لونان، نویسنده اسکاتلندی، توجه بین‌المللی را به خاطر مقاله‌اش در سال 1973 در مجله «پرواز فضایی» به خود جلب کرد که معتقد بود پیام رادیویی ارسال شده از یک کاوشگر فرازمینی را با موفقیت رمزگشایی کرده است. به گفته لونان، شناسایی اولیه این سیگنال بیگانه «پنهان» ده‌ها سال قبل از آن در سال 1927 و با کشف معروف پژواک‌های با تأخیر طولانی توسط یورگن هالز انجام شد.

نظریه لونان اساسا به این صورت بود: یک تمدن فرازمینی در سیستم اپسیلون بوتیس یک کاوشگر ارتباطی مستقل فرضی (معروف به کاوشگر بریسول) را در گذشته های دور به زمین مستقر کرده بود که هزاران سال به راحتی در یکی از نقاط لاگرانژ با ثبات گرانشی زمین می چرخید.

لونان با استفاده از تشخیص‌های پژواک با تأخیر طولانی از تحقیقات هالز و استورمر در دهه‌های قبل، توالی ارسالی را روی یک محور عمودی قرار داد، در حالی که زمان تأخیر پژواک ثبت‌شده را روی یک محور افقی قرار داد، و آنچه را که او معتقد بود نمایی از صورت فلکی Boötes نشان می‌دهد، همانطور که می‌توانست 15000 سال پیش به نظر می‌رسید. زمین

تصویری از کاوشگر جونو ناسا که به دور مشتری می چرخد. برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که تمدن‌های بیگانه دوردست ممکن است کاوشگرهای بین‌ستاره‌ای خودگردان را به عنوان وسیله‌ای برای برقراری تماس به منظومه شمسی ما بفرستند. (اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech) علی‌رغم نظریه تخیلی لونان، یک فرضیه جایگزین که یک علت طبیعی را در پشت پژواک‌های با تأخیر طولانی پیشنهاد می‌کرد، متعاقبا توسط آنتونی لاتون ارائه شد، که در نهایت جایزه‌ای را از انجمن بین سیاره‌ای بریتانیا دریافت کرد.

در سال 1976، لونان در مقاله‌ای که در مجله انجمن تکنسین‌های الکترونیک و رادیو منتشر شد، ایده‌های خود را پس گرفت، اگرچه در نهایت نسخه‌ای از این نظریه را در دهه 1990 بازبینی کرد.

راز ادامه دارد

در حالی که تعداد کمی از محققان مدرن به طور جدی فرضیه‌های فرازمینی را برای توضیح پژواک‌های با تأخیر طولانی در نظر می‌گیرند، این پدیده‌های مبهم همچنان جذاب هستند، حتی اگر تحقیقات مداوم علل احتمالی آنها را روشن کند. توضیحاتی مانند مدل پژواک مجرای مغناطیسی Sverre Holm مکانیسم‌های امیدوارکننده‌ای را ارائه می‌کند که ممکن است حداقل برخی از این سیگنال‌های غیرعادی را توضیح دهد، اگرچه سؤالات مهم بی‌پاسخ باقی مانده‌اند.

در حال حاضر، پژواک‌های با تأخیر طولانی به عنوان یادآور چالش‌های مطالعه پدیده‌های الکترومغناطیسی هستند، و اینکه چگونه حتی جنبه‌های به ظاهر آشنای دنیای فیزیکی ما می‌توانند اسرار را در خود جای دهند که حتی پس از نزدیک به یک قرن تحقیق، در برابر توضیح‌های مستقیم مقاومت می‌کنند.