۱۰ میلیارد سال سفر؛ ثبت رکورد جدید در کشف کهن‌ترین انفجار رادیویی سریع جهان
تقریباً سه میلیارد سال بعد از بروز بیگ‌بنگ، انفجاری چشمگیر در یک کهکشان دوردست رخ داد که منجر به پرت شدن انفجاری شدید و کوتاه‌مدت از امواج رادیویی شد. این پدیده حدود کسری از ثانیه فعالیت داشته و امواج آن در فضای بی‌پایان بین کهکشان‌ها به سفر خود ادامه دادند تا در مارس ۲۰۲۴ به زمین نزدیک شده و بخشی از انرژی آن به آنتن‌های آرایه تلسکوپ رادیویی میرکت در آفریقای جنوبی رسید.
برای تمیا نانایاکارا، که در دانشگاه سیدنی استرالیا مشغول به کار است، شناسایی این سیگنال توسط میرکت، لحظه‌ای پر از هیجان بوده است. این گونه انفجارها که به نام فوران‌های رادیویی سریع (FRB) شناخته می‌شوند، پدیده‌های نسبتا شایعی هستند و هر روز حدود پنج‌هزار تا ۱۰هزار مورد از آن‌ها در آسمان قابل مشاهده است. اما شدت کم این فوران نشان‌دهنده قدمت بالای آن بود که از یک منبع بسیار دور و در زمان‌های گذشته نشأت گرفته است.
سوالی که مطرح می‌شود این است که این فوران دقیقاً چه اندازه قدیمی است و از کجا نشأت گرفته است؟ نانایاکارا و تیمش با تجزیه و تحلیل قدرت فوران و کشیدگی طول موج نور آن بر اثر انبساط کیهان، به این پرسش پاسخ دادند. همان‌طور که پژوهشگران در یک مطالعه تازه توضیح داده‌اند، این فوران رادیویی سریع حدود ۱۰ میلیارد سال پیش در کهکشانی بسیار دورتر اتفاق افتاده است. این قدمت کیهانی، این فوران را به طرز چشم‌گیری به قدیمی‌ترین نمونه شناسایی‌شده تا امروز تبدیل می‌کند و تقریباً دو برابر قدیمی‌تر از رکورد قبلی است.
علیرغم سال‌ها تحقیق و بررسی در زمینه فوران‌های رادیویی سریع، این معماها همچنان به‌طور قابل توجهی ناشناخته هستند. اخترشناسان هنوز نتوانسته‌اند منشأ دقیق اخترفیزیکی این رویدادها را تعیین کنند. یکی از نظریه‌های غالب این است که این فوران‌ها ناشی از مگنتارها هستند؛ به عبارتی بقایای مغناطیسی بسیار قوی ستارگان پرجرم که به شکل ابرنواختر منفجر شده‌اند. با این حال، جزئیات بسیاری هنوز مبهم باقی مانده و به نظر نمی‌رسد که تمام فوران‌های رادیویی سریع با الگوی مگنتارها سازگاری داشته باشند.
نانایاکارا بیان کرد که شناسایی و اندازه‌گیری فوران‌های رادیویی سریع و پژوهش درباره کهکشان‌های میزبان آن‌ها به درک بهتری از این معما کمک خواهد کرد. او و تیمش در پژوهش اخیر، منشأ فوران رکوردشکن را به کهکشانی نسبتاً ابتدایی نسبت به سایر کهکشان‌های هم‌عصر در همان دوره ابتدایی کیهان نسبت دادند. این کهکشان جرم کمتری دارد و عناصر سنگین در آن نیز کمتر از کهکشان‌های هم‌دوره‌اش وجود دارد؛ با این وجود، نرخ ستاره‌زایی در آن بیشتر است.
هیچ‌کدام از این خصوصیات به‌طور کلی با شکل‌گیری مگنتاری که فوران رادیویی سریع تولید می‌کند، تناقض ندارد. با این حال، این فوران رکوردشکن، زمان وقوع چنین رویدادهایی در تاریخ کیهان را به طور چشم‌گیری به عقب می‌برد. به گفته نانایاکارا، این یافته احتمال جدیدی را نیز مطرح می‌کند: شاید فوران‌های رادیویی سریع قدیمی‌تر و کم‌فروغ‌تری نیز از کنار زمین گذشته باشند، بدون اینکه ما متوجهشان شده باشیم.
نانایاکارا می‌گوید: «برای شناسایی این فوران‌ها، تلسکوپ‌های ما نیاز به حساسیت فوق‌العاده‌ای دارند.» خوشبختانه، میرکت در این زمینه کمک‌رسان است. او همچنین افزود: «این مسئله به همان اندازه برای یافتن کهکشان‌های میزبان آن‌ها نیز صادق است. این کهکشان‌ها هم بسیار دور هستند و ممکن است به‌شدت کم‌فروغ باشند؛ بنابراین، رصدهای تکمیلی و تحلیل ویژگی‌های آن‌ها دشوار خواهد بود.»
فوران‌های رادیویی سریع می‌توانند ابزارهای مهمی برای بررسی ماده‌ای باشند که در فضا بین کهکشان‌ها باقیمانده است.
جستجو برای یافتن و تحلیل فوران‌های رادیویی سریع از فاصله‌هایی بسیار دور، تنها به دلیل کنجکاوی نیست. این فوران‌های لحظه‌ای و ناگهانی می‌توانند ابزارهای قوی برای کاوش ماده‌ای باشند که در فضا میان کهکشان‌ها پخش شده و به طور مستقیم قابل مشاهده نیست.
زمانی که یک فوران رادیویی سریع به پیش می‌رود، امواج رادیویی آن با پلاسمای نازک و تاریکی که اخترشناسان به آن «محیط میان‌کهکشانی» می‌گویند، تعامل می‌کنند. امواج کوتاه‌تر به‌طور بیشتری با این پلاسما تعامل دارند، به همین دلیل، انتشار آن‌ها به تأخیر می‌افتد؛ بدین ترتیب، این امواج پس از امواج دارای طول موج بلندتر به زمین می‌رسند. اخترشناسان با سنجش این تأخیر زمانی می‌توانند مقدار ماده‌ای که فوران در سفر طولانی خود به زمین از میان آن عبور کرده است را برآورد کنند.
نانایاکارا خاطرنشان کرد: «کشف ما از این جنبه حائز اهمیت است که نشان می‌دهد می‌توانیم این کار را در یک بازه تقریباً معادل ۸۰ درصد از تاریخ کیهان انجام دهیم. هرچه بتوانیم فوران‌های رادیویی سریع را به زمان‌های دورتر برگردانیم، می‌توانیم نقشه دقیق‌تری از این ماده نامرئی ترسیم کنیم.»
او به تازگی برای دستیابی به این هدف، زمان رصد با تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا را به دست آورده است. گروه او در سه سال آینده، سالی یک بار فرصتی خواهد داشت تا جیمز وب را به سوی منبع اخترفیزیکی یکی از فوران‌های رادیویی سریع، به‌ویژه قدیمی هدایت کند و به امید اینکه رکورد فاصله کیهانی مجدداً شکسته شود.
نانایاکارا در پایان گفت: «اکنون منتظر هستیم که تلسکوپ‌های رادیویی ما در استرالیا و آفریقای جنوبی چنین فورانی را شناسایی کنند. به‌محض یافتن یک نمونه، می‌توانیم رصدهای جیمز وب را آغاز کنیم تا کهکشان میزبان آن را به دقت بررسی کنیم و مایلیم که مرزهای موجود را باز هم گسترش دهیم.»
یافته‌های این پژوهش در نشریه ساینس منتشر شده است.
