- برای نخستین بار منشأ یک سیگنال رادیویی بلنددوره به یک کوتوله سفید در حال تغذیه از ستاره همدم نسبت داده شد.
- دادههای رادیویی، نوری، فرابنفش، پرتو ایکس همگی این نتیجه را تأیید کردند.
- این سامانه میتواند الگوی مرجع برای شناسایی سایر سیگنالهای رادیویی اسرارآمیز کیهان باشد.
مقدمه
راز یکی از عجیبترین سیگنالهای رادیویی کیهان سرانجام حل شد. ستارهشناسان موفق شدهاند منشأ یک سیگنال رادیویی مرموز را به یک کوتوله سفید در حال تغذیه از ستاره همدمش ردیابی کنند؛ کشفی که میتواند به رمزگشایی گروهی از سیگنالهای اسرارآمیز فضایی کمک کند.
این کشف با ترکیب دادههای رادیویی، پرتو ایکس، فرابنفش، مشاهدات نوری انجام شده است و برای نخستین بار شواهد محکمی ارائه میدهد که نشان میدهد دستکم برخی از سیگنالهای رادیویی بلنددوره از سامانههای دوتایی شامل یک کوتوله سفید در حال جذب ماده منشأ میگیرند.
سیگنالهای رادیویی که هیچ توضیحی برای آنها وجود نداشت
تلسکوپهای رادیویی هر روز تعداد زیادی سیگنال تکرارشونده از اعماق فضا ثبت میکنند. در بیشتر موارد، اخترشناسان میتوانند منشأ این سیگنالها را با دقت مشخص کنند.
بخش عمده این پالسهای منظم توسط یک ستاره فروریخته با چرخش بسیار سریع تولید میشوند؛ بقایای فوقچگال یک ستاره مرده که به صورت ضربانهایی منظم و شبیه ساعت، امواج رادیویی منتشر میکند.
با این حال، گروه کوچکی از سیگنالها سالها دانشمندان را سردرگم کرده بودند. این سیگنالها نه هر چند ثانیه، بلکه هر چند دقیقه یا حتی هر چند ساعت یک بار تکرار میشدند و هیچکس نمیتوانست با اطمینان منشأ آنها را توضیح دهد.
اکنون پژوهشگران سرانجام موفق شدهاند منشأ یکی از این سیگنالهای اسرارآمیز را پیدا کنند.
سیگنالهای رادیویی بلنددوره چیستند؟
این اجرام با نام Long-Period Radio Transients یا «سیگنالهای رادیویی گذرای بلنددوره» شناخته میشوند. تاکنون تنها حدود دوازده نمونه از آنها شناسایی شده است.
هر یک از این منابع، انفجارهایی از امواج رادیویی منتشر میکنند که در بازههای زمانی منظم، از چند دقیقه تا بیش از یک ساعت، تکرار میشوند.
همین فاصله زمانی طولانی، مطالعه آنها را دشوار کرده است؛ زیرا بیشتر منابع رادیویی شناختهشده تنها برای چند ثانیه یا کمتر چشمک میزنند. بنابراین سیگنالی که هر چند دقیقه یک بار ظاهر شود، به احتمال زیاد از پدیدهای غیرعادی سرچشمه میگیرد.
دو فرضیه اصلی برای توضیح این پدیده
سالها دو توضیح اصلی برای این سیگنالها مطرح بود.
- فرضیه نخست، یک مگنتار یا ستاره نوترونی با میدان مغناطیسی فوقالعاده قوی بود که برخلاف نمونههای معمول، با سرعت بسیار کمتری میچرخد.
- فرضیه دوم، وجود یک کوتوله سفید در یک سامانه دوتایی فشرده بود که همراه با ستاره همدم خود با سرعت زیادی به دور یکدیگر میگردند و همین حرکت، ریتم انتشار سیگنالهای رادیویی را ایجاد میکند.
ردیابی منشأ سیگنال
نقطه عطف این پژوهش از دادههای پیمایش آسمان توسط تلسکوپ رادیویی ASKAP متعلق به سازمان پژوهشی CSIRO در استرالیای غربی آغاز شد. این سامانه برای شناسایی منابعی طراحی شده است که با الگوهای شناختهشده تفاوت دارند.
در میان دادهها، یک سیگنال مشاهده شد که با هیچ جرم شناختهشدهای مطابقت نداشت.
Kovi Rose، پژوهشگر دکتری دانشگاه سیدنی و CSIRO، در حال جستوجوی نوعی تابش رادیویی ناشی از میدانهای مغناطیسی پیچیده بود که این سیگنال غیرمعمول توجه او را جلب کرد.
مشاهدات تکمیلی با استفاده از چندین تلسکوپ، آن نقطه کوچک را به یک سامانه شامل دو ستاره تبدیل کرد.
بررسی نور این سامانه و تجزیه آن به طول موجهای مختلف، نوارهای مشخصی از هیدروژن، هلیوم را آشکار کرد.
این امضاهای طیفی نشان میدادند که این سامانه از نوع Cataclysmic Variable است؛ سامانهای که در آن یک کوتوله سفید به طور فعال در حال کشیدن گاز از ستاره همدم خود است.
دادههای فرابنفش، پرتو ایکس نیز همین نتیجه را تأیید کردند.
کوتوله سفیدی که همدم خود را در آغوشی مرگبار اسیر کرده است
جرم متراکم مرکز این سامانه یک کوتوله سفید است؛ ستارهای که تقریباً هماندازه زمین است، اما جرمی نزدیک به خورشید دارد. ستاره همدم آن یک کوتوله سرخ است؛ ستارهای کوچک، سرد با جرمی در حدود یکدهم جرم خورشید.
این دو ستاره آنقدر به یکدیگر نزدیک هستند که تنها حدود ۱٫۳ ساعت طول میکشد تا یک دور کامل به دور هم بچرخند. این زمان بسیار کوتاهتر از نمونههای شناختهشده قبلی این نوع سیگنالهای رادیویی است که معمولاً دوره مداری آنها بین ۲ تا ۴ ساعت بود.
در واقع، این سامانه در کمتر از ۹۰ دقیقه یک دور کامل میزند؛ عددی که تقریباً به مرز نظری نزدیک بودن چنین ستارههایی برای حفظ مدار مشترک میرسد.
کوتوله سفید چگونه از ستاره همدم تغذیه میکند؟
گرانش بسیار قوی کوتوله سفید، گازهای لایههای بیرونی کوتوله سرخ را به سمت خود میکشد.
این گازها پس از جدا شدن، به صورت مارپیچی به سمت کوتوله سفید حرکت میکنند، در اطراف آن متراکم میشوند، سپس تا دماهایی در حد صدها هزار درجه فارنهایت گرم میشوند.
رفتار این سامانه با دیگر کوتولههای سفیدی که در حال جذب ماده هستند شباهت دارد، اما وجود چنین فرایندی در سامانهای با این فاصله مداری بسیار کوتاه، پدیدهای کمسابقه محسوب میشود.
پرتوهای ایکس راز تغذیه کوتوله سفید را فاش کردند
اگر تنها دادههای رادیویی در اختیار پژوهشگران بود، همچنان جای تردید باقی میماند. اما دادههای پرتو ایکس تقریباً همه ابهامها را از بین برد.
گازی که هنگام سقوط روی کوتوله سفید تا چنین دماهای بالایی گرم میشود، به شدت در طول موج پرتو ایکس میدرخشد. همین تابش، مدرک مستقیمی از فرایند جذب ماده به شمار میرود.
اخترشناسان مشاهده کردند که شدت تابش پرتو ایکس دقیقاً با همان چرخه ۱٫۳ ساعته سیگنالهای رادیویی افزایش، کاهش پیدا میکند.
شدت این تابش بیش از ۱۰ برابر تغییر میکند؛ موضوعی که نشان میدهد گاز به صورت یکنواخت روی سطح کوتوله سفید فرود نمیآید، بلکه در جریانهایی نامنظم و مقطعی به آن برخورد میکند.
تا پیش از کشف این سامانه، هیچ سیگنال رادیویی بلنددورهای با چنین شواهد محکمی به فرایند تغذیه یک کوتوله سفید نسبت داده نشده بود.
این سامانه تنها سومین نمونه شناختهشده از این گروه است که تابش پرتو ایکس از آن ثبت شده است؛ پدیدهای که پیش از این تنها دو بار گزارش شده بود.
چرا اوج سیگنالهای رادیویی و پرتو ایکس همزمان نیست؟
یکی از یافتههای مهم پژوهش این بود که بیشترین شدت تابش رادیویی، پرتو ایکس همزمان رخ نمیدهد.
این اختلاف زمانی نشان میدهد که این دو نوع تابش از نواحی متفاوتی در سامانه دوتایی تولید میشوند و احتمالاً هر کدام سازوکار فیزیکی مستقلی دارند.
شباهتی عجیب با سیاره مشتری
بررسی دقیقتر سیگنالهای رادیویی، ویژگی غیرمنتظره دیگری را نیز آشکار کرد.
روشنایی این سیگنالها به نوارهای باریک، منظم تقسیم میشود؛ الگویی که پیش از این تنها در سامانه مشتری و قمر آیو مشاهده شده بود.
تا پیش از این پژوهش، چنین ساختاری هرگز در خارج از منظومه شمسی مشاهده نشده بود.
این نوارها چه چیزی را نشان میدهند؟
پژوهشگران معتقدند وجود این نوارها احتمالاً به ابرهایی از گاز یونیده میان زمین، منبع سیگنال مربوط است.
این گازهای باردار هنگام عبور امواج رادیویی باعث پراکندگی آنها میشوند و در نتیجه الگوی نواری مشاهدهشده شکل میگیرد.
علاوه بر این، سیگنالهای رادیویی دائماً در فرکانس جابهجا میشوند، گاهی برای چند ساعت کاملاً ناپدید میشوند، سپس دوباره ظاهر میشوند.
کل این سامانه نیز از نظر تابش رادیویی درخشانتر از حدود ۹۹ درصد ستارههای رادیویی شناختهشده است؛ شدت تابشی که بسیار بیشتر از توان تولیدی کوتوله سرخ به تنهایی است و نشان میدهد منبع اصلی انرژی همان کوتوله سفید در حال جذب ماده است.
سرانجام راز یک معمای کیهانی رمزگشایی شد
پس از سالها گمانهزنی، اخترشناسان اکنون یک پاسخ قطعی برای یکی از اسرارآمیزترین سیگنالهای رادیویی کیهان در اختیار دارند.
برای نخستین بار، منشأ یکی از سیگنالهای رادیویی مرموز به یک سامانه دوتایی شامل یک کوتوله سفید در حال جذب گاز از ستاره همدمش نسبت داده شد؛ سامانهای که دو ستاره آن تنها در ۱٫۳ ساعت یک دور کامل به دور یکدیگر میچرخند.
شواهد این کشف با ترکیب دادههای رادیویی، نوری، فرابنفش، پرتو ایکس تأیید شد و تصویری کامل از این سامانه در اختیار پژوهشگران قرار داد.
این کشف چه اهمیتی دارد؟
اکنون که ویژگیهای این سامانه با دقت مشخص شده است، پژوهشگران میتوانند سایر سیگنالهای رادیویی بلنددوره را با آن مقایسه کنند و تشخیص دهند کدامیک از آنها از سامانههای شامل کوتوله سفید منشأ میگیرند، کدامیک احتمالاً توسط ستارههای نوترونی چرخان تولید میشوند.
Kovi Rose درباره این کشف گفت:
«این سامانه راهی برای رمزگشایی این سیگنالها در اختیار ما قرار میدهد.»
او این سامانه را به «سنگ روزتای ستارهای» تشبیه کرد؛ کلیدی که میتواند به رمزگشایی سایر اعضای این خانواده از سیگنالهای اسرارآمیز کمک کند.
چنین سامانههایی همچنین آزمایشگاههای طبیعی منحصربهفردی برای مطالعه میدانهای مغناطیسی بسیار قوی، گازهای فوقداغ هستند؛ شرایطی که ایجاد آنها در هیچ آزمایشگاهی روی زمین امکانپذیر نیست.
نتیجهگیری
کشف منشأ این سیگنال رادیویی مرموز گام مهمی در شناخت اجرام فشرده کیهانی به شمار میرود. این پژوهش نشان میدهد بخشی از سیگنالهای رادیویی بلنددوره، حاصل فعالیت کوتولههای سفید در حال جذب ماده از ستاره همدم خود هستند. انتظار میرود این یافته مسیر پژوهشهای آینده درباره منابع ناشناخته امواج رادیویی را متحول کند.
اگر به تازهترین اخبار نجوم، اکتشافات فضایی، فناوری علاقهمند هستید، مطالب فوتوفن را دنبال کنید.
سؤالات متداول
سیگنال رادیویی بلنددوره چیست؟
نوعی سیگنال رادیویی تکرارشونده است که برخلاف منابع معمول، هر چند دقیقه یا حتی هر چند ساعت یکبار تکرار میشود.
منشأ این سیگنال جدید چه بوده است؟
پژوهشگران نشان دادهاند که این سیگنال از یک کوتوله سفید در حال جذب گاز از ستاره همدم خود تولید میشود.
چرا این کشف اهمیت دارد؟
زیرا برای نخستین بار منشأ یکی از سیگنالهای رادیویی بلنددوره با شواهد رادیویی، نوری، پرتو ایکس به طور قطعی مشخص شده است.
دوره مداری این سامانه چقدر است؟
دو ستاره این سامانه تنها در حدود ۱٫۳ ساعت یک بار به دور یکدیگر میچرخند.
نتایج این پژوهش در کجا منتشر شده است؟
این پژوهش در مجله علمی Nature Astronomy منتشر شده است.
