رصدخانه تخریب‌شده‌ای که به SETI کمک کرد اسرار «فانوس‌های کیهانی» تغذیه‌شده توسط ستارگان مرده را کشف کند

شاید بتوان یک تلسکوپ خوب را از کار انداخت، اما نمی‌توان آن را برای همیشه به سکوت واداشت. دانشمندان مؤسسه جستجوی هوش فرازمینی (SETI) با استفاده از داده‌های رادیو تلسکوپ آرسیبو که اکنون تخریب‌شده است، موفق به کشف اسرار سیگنال‌هایی شدند که از «فانوس‌های کیهانی» تغذیه‌شده توسط ستارگان مرده سرچشمه می‌گیرند.

این تیم به سرپرستی سوفیا شیخ از مؤسسه SETI علاقه‌مند به بررسی چگونگی تحریف سیگنال‌های تپ‌اخترها در هنگام سفر در فضا بودند. تپ‌اخترها بقایای فشرده ستارگان، معروف به ستارگان نوترونی هستند که پرتوهای تابشی را در حین چرخش در سراسر کیهان منتشر می‌کنند. برای مطالعه چگونگی تحریف این سیگنال‌ها در فضا، تیم به داده‌های آرشیوی آرسیبو رجوع کرد. این تلسکوپ با دیش معلق ۳۰۵ متری (۱۰۰۰ فوتی) در ۱ دسامبر ۲۰۲۰ فرو ریخت، زمانی که کابل‌های نگهدارنده آن شکستند و سوراخ‌هایی در دیش ایجاد کردند.

محققان ۲۳ تپ‌اختر را بررسی کردند که ۶ مورد از آن‌ها قبلاً مطالعه نشده بودند. این داده‌ها الگوهایی در سیگنال‌های تپ‌اخترها را آشکار کردند که نشان می‌داد این سیگنال‌ها چگونه تحت تأثیر عبور از گاز و گردوغبار موجود بین ستارگان، معروف به «محیط میان‌ستاره‌ای»، قرار می‌گیرند.

زمانی که هسته‌های ستارگان عظیم به سرعت فرو می‌ریزند و ستارگان نوترونی ایجاد می‌کنند، تپ‌اخترهایی تولید می‌شوند که می‌توانند به دلیل حفظ تکانه زاویه‌ای، تا ۷۰۰ بار در ثانیه بچرخند.

هنگامی که تپ‌اخترها برای اولین بار در سال ۱۳۴۵ توسط جوسلین بل برنل کشف شدند، برخی پیشنهاد دادند که پالس‌های مکرر و بسیار منظم این بقایا می‌توانند سیگنال‌هایی از حیات هوشمند در کیهان باشند. اکنون که می‌دانیم این‌گونه نیست، به این معنا نیست که SETI علاقه خود را به تپ‌اخترها از دست داده است!

تحریفات امواج رادیویی که تیم مورد بررسی قرار داد به نام «سوسو زدن پراش میان‌ستاره‌ای» (DISS) شناخته می‌شوند. این پدیده مشابه الگوهای سایه‌های مواج در کف استخر است که هنگام عبور نور از سطح آب دیده می‌شود.

به جای موج‌های آب، DISS ناشی از ذرات باردار در محیط میان‌ستاره‌ای است که باعث ایجاد تحریف در سیگنال‌های امواج رادیویی می‌شود که از تپ‌اخترها به تلسکوپ‌های رادیویی روی زمین می‌رسند.

تحقیقات تیم نشان داد که پهنای باند سیگنال‌های تپ‌اخترها از آنچه مدل‌های کنونی کیهان پیش‌بینی می‌کنند، وسیع‌تر است. این امر نشان می‌دهد که شاید مدل‌های فعلی محیط میان‌ستاره‌ای نیاز به بازبینی داشته باشند.

محققان دریافتند زمانی که ساختارهای کهکشانی مانند بازوهای مارپیچی راه شیری در نظر گرفته شدند، داده‌های DISS بهتر تفسیر شدند. این موضوع نشان می‌دهد که باید چالش‌های مدل‌سازی ساختار کهکشانی حل شوند تا مدل‌های ساختار کهکشانی به‌روز شوند.

درک نحوه کار سیگنال‌های تپ‌اخترها برای دانشمندان اهمیت دارد زیرا وقتی این سیگنال‌ها به صورت آرایه‌های بزرگ در نظر گرفته شوند، می‌توانند به عنوان یک مکانیزم زمان‌سنجی فوق‌العاده دقیق مورد استفاده قرار گیرند.

ستاره‌شناسان از این «آرایه‌های زمان‌سنجی تپ‌اختر» برای اندازه‌گیری تحریفات کوچک در فضا و زمان که ناشی از عبور امواج گرانشی است، استفاده می‌کنند. نمونه اخیر استفاده از آرایه تپ‌اختر NANOGrav برای شناسایی سیگنال ضعیف ناشی از پس‌زمینه امواج گرانشی است.

این صدای پس‌زمینه امواج گرانشی به احتمال زیاد ناشی از جفت‌ها و ادغام‌های سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم در دوران اولیه کیهان است. درک بهتر DISS می‌تواند به بهبود شناسایی امواج گرانشی توسط پروژه‌هایی مانند NANOGrav کمک کند.

سوفیا شیخ در بیانیه‌ای گفت: «این کار ارزش مجموعه داده‌های بزرگ و آرشیوی را نشان می‌دهد. حتی سال‌ها پس از فروپاشی رصدخانه آرسیبو، داده‌های آن همچنان اطلاعات مهمی را فاش می‌کند که می‌تواند درک ما از کهکشان را بهبود بخشد و توانایی ما در مطالعه پدیده‌هایی مانند امواج گرانشی را تقویت کند.»