پدیدهای اسرارآمیز وجود دارد که در آن سیگنالهای رادیویی قدرتمندی بهصورت دورهای از اعماق فضا به زمین میرسند، اما منشأ واقعی آنها تاکنون ناشناخته مانده است.
این پدیدهها که با نام گذر رادیویی با دوره بلند (LPT) شناخته شدهاند، به شکل فورانهای رادیویی هستند که در فاصلههای زمانی چند دقیقه تا چند ساعت یکبار تکرار میشوند. تاکنون تنها حدود دوازده نمونه از این رویدادها در کهکشان راه شیری شناسایی شده و ماهیت فیزیکی آنها برای مدتها بهصورت یک معما باقی مانده بود.
پژوهشهای پیشین نشان داده بودند که احتمال دارد این سیگنالها از ستارههای نوترونی خاصی به نام مگنتارها که با سرعت بسیار کمی میچرخند یا از سامانههای دوتایی متشکل از کوتولههای سفید و ستارگان همدم آنها سرچشمه بگیرند. با این حال، فرضیه مگنتارها با مشکل مهمی روبهرو است، زیرا با مدلهای نظری پذیرفتهشده سازگاری ندارد.
در مقابل، هرچند در چند مورد نشانههایی از ارتباط این پدیده با سامانههای دوتایی کوتوله سفید مشاهده شده بود، اما تاکنون هیچ نمونهای وجود نداشت که در آن فرایند جذب ماده بهطور مستقیم تأیید شده باشد.
در چنین شرایطی، یک گروه پژوهشی بینالمللی به رهبری دانشگاه سیدنی استرالیا با استفاده از تلسکوپ رادیویی ASKAP، طی یک پیمایش آسمانی موفق شد ماهیت واقعی جرم اسرارآمیزی به نام ASKAP J174508.9-505149 را کشف کنند. این یافتهها بهعنوان قویترین مدرک تا امروز شناخته میشوند که نشان میدهد گذراهای رادیویی با دوره بلند میتوانند یکی از منابع این پدیده باشند.
کووی رز، دانشجوی دکتری دانشکده فیزیک دانشگاه سیدنی، گفت که برای نخستین بار منشأ این سیگنالها بهطور دقیق شناسایی شده است. او افزود که پژوهشگران توانستهاند نشان دهند منبع یکی از این گذراها، یک کوتوله سفید است که بهطور فعال در حال جذب ماده از ستاره همراه خود است.
یک کوتوله سفید و یک ستاره همدم
#کووی رز و همکارانش از طریق رصدهای طیفسنجی تأیید کردند که جرم ASKAP J1745-5051 دارای خطوط گسیل هیدروژن موسوم به سری بالمر و همچنین خطوط گسیل هلیوم از نوع HeI و HeII است. بهویژه، خط گسیل قدرتمند HeII از ویژگیهای نوری شناختهشده سامانههایی به نام متغیرهای مغناطیسی بهشمار میرود.
این متغیرها به گروهی از سامانههای دوتایی نزدیک گفته میشود که در آنها یک کوتوله سفید ماده را از ستاره همدم خود جذب میکند. در میان این سامانهها، آن دسته که کوتوله سفید دارای میدان مغناطیسی بسیار نیرومند است و گاز در امتداد خطوط میدان مغناطیسی به سمت آن جریان مییابد، متغیرهای مغناطیسی نامیده میشوند.
علاوه بر این، بررسی سرعت شعاعی خطوط گسیل سری بالمر نشان داد که دوره مداری این سامانه دوتایی حدود ۱.۳۶۸ ساعت است. این مقدار با فاصله زمانی تکرار تپهای رادیویی که تقریباً ۱.۳۴۵ ساعت است، مطابقت دارد. همچنین بر اساس دوره مداری، جرم ستاره همدم حدود ۰.۰۹۶ برابر جرم خورشید و شعاع آن نزدیک به ۰.۱۳ برابر شعاع خورشید برآورد شد. این ویژگیها نشان میدهد که ستاره همراه یک کوتوله سرخ از رده M6 است.
به بیان دیگر، ASKAP J1745-5051 سامانهای دوتایی است که در آن یک کوتوله سفید و یک کوتوله سرخ در فاصلهای بسیار اندک به دور یکدیگر گردش میکنند. کوتوله سفید بقایای فوقمتراکم ستارهای است که به پایان عمر خود رسیده. اگرچه اندازه آن تقریباً با زمین برابری میکند، اما جرمی نزدیک به جرم خورشید دارد. ستاره همدم آن، یعنی کوتوله سرخ، بزرگتر اما کمچگالتر است و جرمی در حدود یکدهم جرم خورشید داشت. این دو جرم آسمانی در مدت زمانی اندکی بیشتر از یک ساعت، یک دور کامل به دور یکدیگر میچرخند.
رصدها نشان دادهاند که فورانهای رادیویی و تابشهای پرتو ایکس از سازوکارهای متفاوتی ایجاد میشوند. زمانی که کوتوله سفید گاز را از ستاره همراه جذب میکند، این گاز داغ شده و پرتو ایکس ساطع میکند. همزمان، در ناحیهای که میدانهای مغناطیسی دو ستاره با یکدیگر برهمکنش دارند، فورانهای رادیویی بسیار نیرومندی تولید میشوند. با این حال، از آنجا که اوج تابشهای رادیویی و پرتو ایکس بر یکدیگر منطبق نیستند، پژوهشگران بر این باورند که این دو نوع تابش در بخشهای متفاوتی از سامانه شکل میگیرند.
در زمینه پرتو ایکس، دادههای بهدستآمده از ماهواره رصدی اینشتین پروب متعلق به آکادمی علوم چین، تابشی با دورهای نزدیک به ۱.۳۲ ساعت را آشکار کرد. به گفته پژوهشگران، دامنه بزرگ نوسانهای پرتو ایکس نشان میدهد که احتمالاً نرخ جذب ماده توسط کوتوله سفید در طول زمان دستخوش تغییر میشود.
ASKAP J1745-5051 سومین گذر رادیویی با دوره بلند است که در پرتو ایکس شناسایی شده. همچنین این جرم دومین نمونهای به شمار میرود که تابش منظم پرتو ایکس از خود نشان میدهد و برای نخستین بار تأیید شده که این نظم ناشی از حرکت مداری یک سامانه دوتایی است.
خود سیگنال رادیویی نیز ویژگیهایی دارد که پیشتر در گذراهای رادیویی با دوره بلند مشاهده نشده بود. این تپها دارای قطبش بیضوی هستند و بیشینه فرکانس تابش آنها بهطور هماهنگ با یک ضربآهنگ طولانیتر افزایش و کاهش مییابد. این احتمال مطرح شده که این ضربآهنگ ناشی از ناهماهنگی میان چرخش کوتوله سفید و حرکت مداری آن باشد، اما در این پژوهش تعیین دقیق دوره چرخش امکانپذیر نشد.
علاوه بر این، پدیدهای به نام نوارهای مدولاسیون نیز مشاهده شد که در آن شدت تپها بهصورت الگویی راهراه دچار تغییر میشود. بر اساس گزارش پژوهشگران، این نخستین باری است که چنین پدیدهای در سامانهای دوتایی، بهجز سامانه مشتری و قمر آیو، مشاهده میشود.
پژوهشگران ASKAP J1745-5051 را جرمی مرجع و بسیار مهم برای رمزگشایی گذرهای رادیویی با دوره بلند میدانند. کووی رز تأکید کرد که این کشف میتواند همان نقشی را ایفا کند که سنگ روزتا در رمزگشایی خط هیروگلیف مصر باستان داشت و به دانشمندان کمک کند مشخص کنند آیا سایر گذراهای رادیویی با دوره بلند با تپاخترهای ستاره نوترونی مرتبط هستند یا به سامانههای کوتوله سفید تعلق دارند.
تارا مورفی، رئیس بخش فیزیک دانشگاه سیدنی، در بیانیهای اظهار کرد که برخی اجرام مشابه پیش از این نیز به سامانههای دوتایی نسبت داده شده بودند، اما این نخستین موردی است که در آن میتوان هر دو ستاره و همچنین فرایند جذب ماده را بهطور واضح و مستقیم مشاهده کرد.
سامانههایی مانند ASKAP J1745-5051 میتوانند به آزمایشگاههای طبیعی تبدیل شوند که امکان مطالعه رفتار ماده را در میدانهای مغناطیسی نیرومند و نیروهای گرانشی بسیار شدید فراهم میکنند؛ شرایطی که بازآفرینی آنها روی زمین امکانپذیر نیست. گروه پژوهشی قصد دارد با استفاده از تلسکوپهایی که در طولموجهای رادیویی، نوری و پرتو ایکس فعالیت میکنند، به رصدهای خود ادامه دهد تا سازوکار شکلگیری گذراهای رادیویی با دوره بلند را با جزئیات بیشتری روشن کند.
