اکنون، یک مطالعه شگفتانگیز جدید مکانیسم این پدیده را به طور دقیقتر مشخص کرده است. با مطالعه نور چشمکزن یک انفجار رادیویی سریع که در سال ۱۴۰۰ شناسایی شد، تیمی از ستارهشناسان منشأ آن را به میدان مغناطیسی قدرتمند اطراف یک مگنتار در کهکشانی در فاصله ۲۰۰ میلیون سال نوری ردیابی کردند.
این نخستین شواهد قطعی است که نشان میدهد انفجارهای رادیویی سریع میتوانند از مگنتوسفر مگنتارها سرچشمه بگیرند.
کنزی نیمو، اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، میگوید:
«در این محیطهای پیرامون ستارههای نوترونی، میدانهای مغناطیسی در نهایت محدودیتهای تولیدی جهان قرار دارند. بحثهای زیادی درباره این که آیا این تابش رادیویی درخشان میتواند از پلاسماهای فوقالعاده شدید فرار کند یا خیر، مطرح شده است.»
انفجارهای رادیویی سریع (FRBs) از زمان کشفشان در سال ۱۳۸۵ ذهن دانشمندان را به خود مشغول کردهاند. همانطور که از نامشان پیداست، این انفجارها تابشهای رادیویی بسیار کوتاه هستند که تنها چند میلیثانیه دوام دارند. این انفجارها همچنین فوقالعاده قدرتمند هستند، بهطوری که گاهی در همین زمان کوتاه انرژیای بیشتر از ۵۰۰ میلیون خورشید آزاد میکنند.
مطالعه این پدیده دشوار است، زیرا بیشتر اوقات این انفجارها تنها یک بار رخ میدهند. این امر پیشبینی آنها را غیرممکن و ردیابی منشأ آنها را بسیار چالشبرانگیز – اما نه غیرممکن – میسازد. برخی از FRBهای منفرد به کهکشانهایی در فاصله میلیونها تا میلیاردها سال نوری ردیابی شدهاند.
ستارهشناسان همچنین میتوانند با بررسی ویژگیهای نور رادیویی، مانند قطبش آن، محیطی که نور از آن عبور کرده را شناسایی کنند. این که چه نوع ستارههایی ممکن است FRBها را منتشر کنند، هنوز به طور کامل روشن نیست، اما شواهد رو به افزایشی نشان میدهد که مگنتارها مقصر اصلی هستند.
مگنتارها ستارههای نوترونی خاصی هستند که خودشان بقایای متراکم هستهای باقیمانده پس از انفجار ابرنواختری یک ستاره عظیم هستند. اما مگنتارها میدانهای مغناطیسی خارجی بسیار قویتری نسبت به ستارههای نوترونی عادی دارند – حدود ۱۰۰۰ برابر قویتر. آنها قویترین میدانهای مغناطیسی در جهان هستند.
کیوشی ماسوی، فیزیکدان MIT، توضیح میدهد:
«اطراف این ستارههای نوترونی بسیار مغناطیسی، که به مگنتارها معروف هستند، اتمها نمیتوانند وجود داشته باشند – آنها توسط میدانهای مغناطیسی از هم گسیخته میشوند. نکته هیجانانگیز این است که ما میبینیم انرژی ذخیرهشده در این میدانهای مغناطیسی نزدیک به منبع، پیچیده و بازآرایی میشود و به شکل امواج رادیویی آزاد میشود که میتوانیم آنها را در نیمه راه جهان ببینیم.»
برای ردیابی منشأ یک FRB، نیمو و همکارانش خاصیتی به نام سوسوزنی را در رخدادی به نام FRB 20221022A بررسی کردند. این رخداد برای اولین بار در سال 1400شناسایی شد و سپس به کهکشانی در فاصله ۲۰۰ میلیون سال نوری ردیابی شد. سوسوزنی همان پدیدهای است که باعث چشمکزدن ستارهها میشود – انحراف مسیر نور هنگام عبور از گازهای فضا. هرچه مسافت طیشده بیشتر باشد، چشمکزدن قویتر است.
این FRB به لحاظ ویژگیها یک نمونه معمولی محسوب میشود: طول آن حدود ۲ میلیثانیه و قدرت آن متوسط بود، که آن را به یک مطالعه موردی عالی برای بررسی خواص دیگر FRBها تبدیل کرد.
یک مقاله همراه، قطبش نور این FRB را بررسی کرد – یعنی میزان پیچش جهت موجهای آن – و به نتیجهای رسید که زاویهای به شکل S، همخوان با یک جسم چرخان، نشان داد. این یافته حاکی از آن بود که سیگنال از فاصله بسیار نزدیک به جسم چرخان سرچشمه گرفته است.
نیمو و همکارانش با تعیین درجه سوسوزنی در FRB 20221022A، توانستند اندازه ناحیهای را که این FRB از آن سرچشمه گرفته، محاسبه کنند. نور این FRB سوسوزنی شدیدی نشان داد که پژوهشگران را به منطقه گازی که سیگنال را دچار انحراف کرده بود، رساند. با استفاده از این منطقه گازی بهعنوان یک لنز، آنها منشأ FRB را به محدودهای در ۱۰٬۰۰۰ کیلومتری مگنتار محدود کردند.
ماسوی میگوید:
«بزرگنمایی تا محدودهای ۱۰٬۰۰۰ کیلومتری، از فاصله ۲۰۰ میلیون سال نوری، مانند توانایی اندازهگیری پهنای یک مارپیچ DNA، که حدود ۲ نانومتر است، بر سطح ماه است. این شامل مقیاسهای باورنکردنی است.»
این نخستین شواهد قطعی است که نشان میدهد FRBهای خارج از کهکشان میتوانند از درون مگنتوسفر ستارههای نوترونی بسیار مغناطیسی منشأ بگیرند. اما فراتر از آن، تکنیکهای بهکاررفته توسط این تیم نشان میدهد که سوسوزنی میتواند ابزار قدرتمندی برای مطالعه سایر FRBها باشد، بهطوری که ستارهشناسان بتوانند تنوع این پدیده را درک کنند – و بفهمند که آیا ستارههای دیگری نیز ممکن است چنین فورانهای قدرتمندی تولید کنند.
ماسوی میگوید:
«این انفجارها همیشه در حال وقوع هستند. ممکن است تنوع زیادی در چگونگی و مکان وقوع آنها وجود داشته باشد، و این تکنیک سوسوزنی در درک فیزیکهای مختلفی که این انفجارها را هدایت میکنند، بسیار مفید خواهد بود.»
