پژوهشی تازه یک تپاختر نامزد را بسیار نزدیک به مرکز این کهکشان شناسایی کرده است. اگر وجود آن تأیید شود، فرصتی کمنظیر برای آزمودن نظریه نسبیت عام فراهم خواهد شد.
این کشف احتمالی حاصل «پیمایش مرکز کهکشانی» در چارچوب پروژه Breakthrough Listen است؛ یکی از حساسترین جستوجوها برای یافتن تپاخترها در ناحیه پیچیده و شلوغ مرکزی راه شیری. نتایج این تحقیق در مقالهای با عنوان «عمیقترین جستوجو برای تپاخترهای مرکز کهکشانی و بررسی یک نامزد جذاب تپاختر میلیثانیهای» منتشر شده که در نشریه The Astrophysical Journal به چاپ رسیده است. نویسنده اصلی مقاله، کارن پرز، فارغالتحصیل تازه دکتری از دانشگاه کلمبیاست.
این پژوهش بر پایه حدود ۲۰ ساعت رصد مرکز کهکشانی با تلسکوپ رادیویی Green Bank Telescope در ایالت ویرجینیای غربی انجام شده است. این جستوجو به اندازهای حساس بوده که بتواند درخشانترین تپاخترهایی را که اخترفیزیکدانان انتظار دارند در آن ناحیه وجود داشته باشند، آشکار کند. نویسندگان مقاله مینویسند: «در میان ۵۲۸۲ نامزد سیگنال، یک نامزد جالب از نوع تپاختر میلیثانیهای با دوره ۸.۱۹ میلیثانیه شناسایی کردیم.» آنها توضیح میدهند که این منبع در یک اسکن یکساعته بهطور سازگار دیده شده است. با این حال تأکید میکنند: «به دلیل سطح اطمینان متفاوت در آزمونهای انجامشده و همچنین آشکار نشدن آن در رصدهای بعدی، نمیتوانیم ادعای قطعی درباره این نامزد مطرح کنیم.»
در مورد مرکز کهکشانی راه شیری، مشکلی دیرینه به نام «معضل تپاخترهای گمشده» وجود دارد. با وجود تلاشهای مکرر و این واقعیت که این ناحیه بهشدت از ستارهها انباشته است و باید مملو از تپاختر باشد، تنها تعداد اندکی از آنها تاکنون شناسایی شدهاند. نویسندگان مینویسند: «این موضوع مشکل تپاخترهای گمشده در مرکز کهکشانی را عمیقتر میکند و این ایده را تقویت میکند که پراکندگی شدید امواج رادیویی و/یا پویاییهای مداری بسیار افراطی ممکن است سیگنال تپاخترها را در این ناحیه پنهان کند.»
این نامزد BLPSR نامگذاری شده که مخفف Breakthrough Listen Pulsar است. اگر وجود آن تأیید شود، میتواند محدودیتها یا مشکلات روشهای جستوجوی کنونی ما را روشن کند و حتی دریچهای به کشفهای بیشتر بگشاید.
اما کشف چنین تپاختری تنها از این نظر مهم نیست. تپاخترها که گاه «فانوسهای دریایی کیهانی» نامیده میشوند، ستارههای نوترونی بسیار مغناطیدهای هستند که با سرعت بالا میچرخند. آنها از قطبهای خود تابش الکترومغناطیسی گسیل میکنند و اگر یکی از قطبها هنگام چرخش به سمت زمین قرار گیرد، ما آن تابش را به صورت پالسهای منظم دریافت میکنیم. این نامزد یک تپاختر میلیثانیهای است؛ یعنی فاصله زمانی بین پالسهای آن تنها ۸.۱۹ میلیثانیه است. موقعیت آن در نزدیکی Sagittarius A*، سیاهچاله کلانجرم مرکز کهکشان، اهمیت ویژهای دارد.
اسلاوکو بوگدانوف، از همکاران پژوهش و پژوهشگر آزمایشگاه اخترفیزیک کلمبیا، در بیانیهای خبری توضیح میدهد: «هر تأثیر بیرونی بر یک تپاختر، مانند کشش گرانشی یک جرم بسیار پرجرم، میتواند ناهنجاریهایی در زمان رسیدن منظم پالسها ایجاد کند که قابل اندازهگیری و مدلسازی هستند.» او میافزاید: «علاوه بر این، وقتی پالسها از نزدیکی یک جرم بسیار پرجرم عبور میکنند، ممکن است منحرف شوند و به دلیل خمیدگی فضا–زمان دچار تأخیر زمانی شوند؛ همانطور که نظریه نسبیت عام اینشتین پیشبینی میکند.»
چنین آرایشی — یک «ساعت» کیهانی بسیار دقیق که در مداری نزدیک به محیطی با گرانش افراطی میچرخد — امکان «آزمونهای بیسابقه» از نسبیت عام را فراهم میکند. برای نخستین بار، دانشمندان میتوانند اندازهگیریهای دقیقی از فضا–زمان در نزدیکی سیاهچالههای کلانجرم به دست آورند. هرگونه انحراف در زمانبندی سیگنال تپاختر میتواند اطلاعاتی درباره ساختار فضا–زمان بدهد. این اندازهگیریها به فیزیکدانان اجازه میدهد اثر کشش چارچوب (frame-dragging) را بسنجند و حتی قضیه «بیمو» بودن سیاهچالهها را آزمایش کنند.
با این حال مشکل اینجاست که BLPSR تنها یک بار آشکار شد و در تلاشهای بعدی دیده نشد. پژوهشگران توضیح میدهند که ممکن است این سیگنال ناشی از نویز پسزمینه بوده باشد. آنها مینویسند: «با توجه به این عوامل — و با در نظر گرفتن پیامدهای خارقالعاده کشف یک تپاختر نزدیک به Sgr A* — ما همچنان نسبت به BLPSR بسیار محتاط و حتی تردیدآمیز هستیم و تأکید میکنیم که پیش از نسبت دادن منشأ اخترفیزیکی به آن، شواهد بسیار قویتری لازم است.»
پروژه Breakthrough Listen دادههای خود را منتشر کرده تا سایر پژوهشگران نیز آنها را بررسی کنند. همچنین برنامههایی برای انجام پیمایشهای حساستر از مرکز کهکشانی در آینده وجود دارد. پرز میگوید: «بیصبرانه منتظریم ببینیم رصدهای پیگیری درباره این نامزد چه چیزی آشکار خواهند کرد. اگر تأیید شود، میتواند به ما کمک کند هم کهکشان خودمان و هم نظریه نسبیت عام را بهتر درک کنیم.»
نویسندگان مقاله اشاره میکنند که تلسکوپ آینده Square Kilometre Array ممکن است بتواند تپاخترهای مرکز کهکشانی را آشکار و تأیید کند. آنها در پایان مینویسند: «آشکارسازی، تأیید و زمانسنجی یک تپاختر در مداری نزدیک به Sgr A* همچنان هدفی اساسی برای آزمون نسبیت عام، درک سیاهچاله کلانجرم و کاوش محیط متراکم و آشفته قلب کهکشان ماست. چنین پیمایشهایی در نهایت یا جمعیت فرضشده تپاخترهای مرکز کهکشانی را آشکار خواهند کرد یا معضل تپاخترهای گمشده را عمیقتر خواهند ساخت.»
