يمكن لانفجار سريع لموجات الراديو يبلغ من العمر 8 مليارات عام، ناشئ عن تصادم المجرات القديمة، أن يساعد علماء الفلك على حل لغز المادة المفقودة في عالمنا.
يوضح الانفجار الراديوي السريع (FRB) الذي حطم الأرقام القياسية، والذي يعد أقدم وأبعد مثال من نوعه تم رصده على الإطلاق، أن العلماء يمكنهم استخدام هذه الانبعاثات “لوزن” بشكل فعال. الكون.
الدفقات الراديوية السريعة هي نبضات من موجات الراديو التي غالبًا ما تستمر لمدة ميلي ثانية فقط، وهي تمثل لغزًا في حد ذاتها لأن أصولها تظل لغزًا. لكن حقيقة أن هذا المثال الذي حطم الأرقام القياسية جاء من مجموعة مكونة من مجرتين أو ثلاث مجرات مندمجة يمكن أن تساعد في حل هذا اللغز.
تم رصد الانفجار، المسمى FRB 20220610A، بواسطة مصفوفة باثفايندر الكيلومتر المربع الأسترالية (ASKAP)، وهي مجموعة من التلسكوبات الراديوية الموجودة في غرب أستراليا. وفي أجزاء من الثانية فقط، بدا أن الدفق الراديوي السريع يطلق قدرًا كبيرًا من الطاقة الشمس يخرج في 30 عاما.
“باستخدام مجموعة أطباق ASKAP، تمكنا من تحديد مصدر الانفجار بدقة،” قال ستيوارت رايدر، المؤلف الرئيسي للبحث والباحث في جامعة ماكواري. قال في بيان. “ثم استخدمنا التلسكوب الكبير جدًا (VLT) التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) في تشيلي للبحث عن المجرة المصدر، ووجدنا أنها أقدم وأبعد من أي مصدر FRB آخر تم العثور عليه حتى الآن، ومن المحتمل أن تكون ضمن مجموعة صغيرة من المجرات”. دمج المجرات.”
متعلق ب: قد تندلع بعض “الانفجارات الراديوية السريعة” الغامضة من أنظمة نجمتين
أين المادة المفقودة في الكون؟
فمن محاكاة الكون، بدءًا من الانفجار الكبير وانتهاءً بالعصر الحديث، تعلم العلماء أن نصف المادة التي ينبغي أن تكون موجودة في الكون اليوم مفقودة فعليًا. ولا، المادة المفقودة ليست كذلك المادة المظلمة – شكل من أشكال المادة غير مرئي بالنسبة لنا بسبب عدم تفاعلها مع الضوء. ويُعتقد أنها مادة “عادية”، مكونة من الذرات التي تتكون من البروتونات و النيوترونات – جسيمات تسمى الباريونات.
لعقود من الزمن، أفلتت هذه المادة المفقودة من الكشف باستخدام أكبر التلسكوبات وأكثرها تطورًا، ولكن مؤخرًا، تم إرجاع ذلك إلى فراغ شاسع من فضاء بين بعض المجرات. لكن المشكلة هي أن هذه المادة موزعة بشكل متناثر بحيث لا تعادل أكثر من ذرتين موجودتين في غرفة مكتب ذات حجم قياسي هنا أرض.
“إذا أحصينا كمية المادة الطبيعية في الكون – الذرات التي نتكون منها جميعًا – نجد أن أكثر من نصف ما يجب أن يكون موجودًا اليوم مفقود،” قال عضو الفريق والأستاذ المشارك في جامعة سوينبورن للتكنولوجيا ريان شانون قال. “نعتقد أن المادة المفقودة مختبئة في الفضاء بين المجرات، لكنها قد تكون ساخنة جدًا ومنتشرة لدرجة أنه من المستحيل رؤيتها باستخدام التقنيات العادية.”
منذ أوائل عام 2020، بدأ العلماء، بما في ذلك عالم الفلك الأسترالي الراحل جان بيير “جي بي” ماكوارت، في التكهن بإمكانية استخدام الدفقات الراديوية السريعة كـ “محطات وزن كونية” للكشف عن هذه المادة الغامضة.
وأضاف شانون: “تستشعر رشقات الراديو السريعة هذه المادة المتأينة. وحتى في الفضاء الذي يكون فارغًا تمامًا تقريبًا، يمكنهم “رؤية” كل الأشياء”. الإلكتروناتوهذا يسمح لنا بقياس كمية الأشياء الموجودة بين المجرات.”
هذا ممكن لأنه عندما تنتقل الدفقات الراديوية السريعة عبر الملايين أو المليارات من الأجسام سنة ضوئية، فإن إشعاعهم يتبدد بسبب هذه المادة المفقودة. وهذا يعني أن قياس المسافات إلى ما لا يقل عن ستة تدفقات FRB يمكن أن يساعد في تحديد كثافة الكون، وهذا يمكن أن يساعدنا في النهاية في تحديد موقع المادة الباريونية المفقودة.
قال رايدر: “أظهر جي بي أنه كلما كان الانفجار الراديوي سريعًا بعيدًا، كلما زاد انتشار الغاز بين المجرات”. “يُعرف هذا الآن باسم علاقة ماكوارت. ويبدو أن بعض الانفجارات الراديوية السريعة الأخيرة قد كسرت هذه العلاقة. وتؤكد قياساتنا أن علاقة ماكوارت تمتد إلى ما هو أبعد من نصف الكون المعروف.”
في الوقت الحالي، تم تعقب حوالي 50 تدفقًا سريعًا ضوئيًا للوصول إلى مصادرها، ويقترح العلماء الذين يقفون وراء هذا البحث أن علماء الفلك يجب أن يكونوا قادرين على اكتشاف الآلاف منها عبر السماء، والعديد منها على مسافات أكبر.
قصص ذات الصلة:
– اكتشف علماء الفلك كمية قياسية من 25 “رشقات راديو سريعة” متكررة جديدة
– يشير اصطدام المجرة الملحمي إلى الإجابة على لغز المادة المفقودة
– ربما يقترب مصادم الهادرونات الكبير من المادة المضادة المفقودة في الكون
ASKAP هو المسؤول عن تحديد حوالي نصف الدفقات الراديوية السريعة التي تم تتبعها إلى المصدر حتى الآن، وهو حاليًا أفضل أداة لدى علماء الفلك للقيام بذلك. لكن هذا سيتغير قريبًا، مع ما سيصبح أكبر تلسكوبين راديويين في العالم قيد الإنشاء حاليًا في أستراليا وأمريكا الجنوبية. عندما تصبح هذه التلسكوبات ذات مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) متاحة للاستخدام، فإنها ستسمح لعلماء الفلك بتتبع تدفقات FRB أبعد، وبالتالي أقدم، حتى من هذا الرقم القياسي. وفي المستقبل أيضًا، سيتم استخدام التلسكوب الكبير للغاية (ELT) الذي يتم تطويره حاليًا في شمال تشيلي لتحديد مصدر الدفقات الراديوية السريعة المكتشفة.
“في حين أننا ما زلنا لا نعرف أسباب هذه الانفجارات الهائلة من الطاقة، تؤكد الورقة أن الانفجارات الراديوية السريعة هي أحداث شائعة في الكون وأننا سنكون قادرين على استخدامها للكشف عن المادة بين المجرات وفهم بنية المجرات بشكل أفضل. الكون “، واختتم شانون.
وقد تم نشر بحث الفريق في مجلة العلوم يوم الخميس 19 أكتوبر.