غرش کیهانی: راز بلندترین صدای دنیا چیست؟

در فضا هیچ کس نمی تواند فریاد شما را بشنود. اما با تجهیزات مناسب می توان غرش کیهانی را تشخیص داد. دانشمندان در سال 2006 هنگام جستجوی سیگنال هایی از کیهان دور این غرش را کشف کردند. برای این جستجو، آنها از یک ابزار پیچیده بر روی یک بالن بزرگ استفاده کردند و آن را به فضا فرستادند. این ابزار می تواند امواج رادیویی ناشی از گرمای ستارگان دور را دریافت کند. اما یافته ای که محققان امسال کشف کردند اصلاً تعجب آور نبود.

وقتی این ابزار از ارتفاع 37 کیلومتری گوش داد، با سیگنالی مواجه شد که 6 برابر قوی تر از آن چیزی بود که کیهان شناسان تصور می کردند. غرش بیش از حد بلند بود که از ستارگان اجدادی بود، و بلندتر از آن چیزی بود که سیگنال های رادیویی از کهکشان های دور پیش بینی می شد. بنابراین، این امر دانشمندان را بسیار سردرگم کرد. اما تا به امروز هیچ کس دلیل این غرش را درک نکرده است. ناگفته نماند، این سیگنال می‌تواند در تلاش‌ها برای جستجوی سیگنال‌های ستاره‌هایی که پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، تداخل ایجاد کند.

ابزاری که سیگنال غرش مرموز را تشخیص داد، رادیومتر مطلق برای کیهان شناسی، اخترفیزیک و سیگنال های تابشی، اخترفیزیک و کیهان شناسی یا به اختصار ARCADE نامیده می شود. ناسا این ابزار را برای مطالعه طیف تابش پس زمینه کیهانی در فرکانس های پایین تر ساخته است.

اهداف علمی ماموریت ARCADE، که در بالای جو زمین و در فضای دست نخورده قرار دارد، جستجوی گرمای نسل اول ستارگان، جستجوی اثرات فیزیک ذرات انفجار بزرگ و مشاهده شکل گیری ستارگان بود. اولین ستاره ها و کهکشان ها این ابزار با اسکن 7 درصد از آسمان شب و جستجوی سیگنال های رادیویی به این اهداف دست یافت. زیرا نور دور با از دست دادن انرژی در طول سفر به امواج رادیویی تبدیل می شود.

غرش کیهانی

Space Roar صدای فضا را 6 برابر بیشتر از حد انتظار می دهد.

سیگنال بسیار قوی

ARCADE می تواند سطح صفر کالیبراسیون مطلق را اندازه گیری کند. این مفهوم به معنای اندازه گیری روشنایی واقعی یک جسم در شرایط فیزیکی واقعی است، نه در شرایط نسبی. این روش با روش تلسکوپ های رادیویی معمولی که معمولاً دو نقطه از آسمان را رصد و مقایسه می کنند متفاوت است. با مشاهده نور و مقایسه آن با منبع جسم سیاه، ARCADE توانست ترکیبی از چندین منبع ضعیف را ببیند. سپس، طی چند ماه، شدت یک سیگنال مشخص مشخص شد. دیل جی. فیکسن، دانشمند ناسا، می گوید:

شاید دیدن شگفتی ما در لحظه ای که نورسنج به مقدار شش برابر بیشتر از حد پیش بینی شده رسید، دیدنی باشد. اما ما سال‌ها برای پرواز با بالون و یک شب پرمشغله برای جمع‌آوری اطلاعات صرف کردیم. متعاقباً، ماهها تجزیه و تحلیل داده ها طول کشید تا اولین آثار بیان از سیگنال و سپس پرتوهای کیهانی از سیگنال جدا شوند. در نتیجه معجزه در چند ماه به دست آمد.

از آن زمان، دانشمندان در حین مطالعه ویژگی ها و ویژگی های سیگنال، به جستجوی مکان پرتوها پرداختند. ال کوگوت، رهبر تیم ARCADE در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، گفت:

سیگنال مذکور از نوع انتشار است که از همه جهات ساطع می شود و منبع مشخصی ندارد. این سیگنال همان طیف یا رنگ سیگنال های رادیویی راه شیری را داشت.

دانشمندان سیگنال مذکور را «زمینه سنکروترون رادیویی» نامیدند. پس زمینه به پرتوهای ساطع شده از منابع متعددی اشاره دارد که در تشعشعات منتشر ادغام می شوند. اما از آنجایی که “غرش کیهانی” ناشی از تشعشعات سنکروترون یا نوعی تابش ناشی از ذرات باردار انرژی در میدان های مغناطیسی است و از آنجایی که همه منابع دارای طیف یکسانی با تابش هستند، تعیین منشأ این قوی بسیار دشوار است. علامت. کوگوت معتقد است:

از اواخر دهه 1960، مشخص شد که پرتوهای رادیویی ترکیبی کهکشان‌های دور می‌تواند پس‌زمینه رادیویی تابشی را تشکیل دهد که در همه جهات پخش می‌شود. غرش کیهانی شبیه به چنین سیگنالی است. اما به نظر می رسد کهکشان های دور برای تولید این سیگنال قوی کافی نیستند و این رویکرد به منبعی جدید و هیجان انگیز اشاره می کند.

بالون ماموریت ARCADE

کیهان شناسی و اخترفیزیک رادیومتر مطلق و بالون پرتو پراکنده (ARCADE) برای بلند شدن آماده می شوند

آیا غرش کیهانی از داخل کهکشان راه شیری می آید؟

اینکه منبع غرش کیهانی در داخل یا خارج کهکشان راه شیری است هنوز محل بحث است. کوگوت می گوید:

دلایل خوبی نشان می دهد که منبع غرش کیهانی نمی تواند از کهکشان راه شیری باشد، و شواهد دیگر نشان می دهد که چرا منبع غرش کیهانی نمی تواند خارج از کهکشان ما سرچشمه بگیرد.

یکی از دلایلی که منبع غرش نمی تواند در کهکشان باشد این است که به نظر نمی رسد غرش کیهانی تابعی از توزیع فضایی سیگنال های رادیویی راه شیری باشد. اما هیچ کس نمی تواند با اطمینان بگوید که این سیگنال از منبعی نزدیک خانه ما نمی آید. جک سینگال، استادیار فیزیک در دانشگاه ریچموند در ویرجینیا نیز می‌گوید:

نمی توانم به طور قطعی بگویم که دانشمندان احتمال منشأ داخلی پس زمینه سنکروترون رادیویی را رد کرده اند. با این حال، می توان گفت که این توضیح کمتر محتمل است. دلیل اصلی این است که بر خلاف کهکشان های مارپیچی مشابه، کهکشان ما هاله رادیویی بیضوی غول پیکری ندارد که فراتر از دیسک کهکشانی باشد. دلایل دیگری وجود دارد که نیاز به بازنگری کامل مدل های موجود میدان های مغناطیسی کهکشانی را نشان می دهد.

فیکس کاملاً با نظر فوق موافق است. او می گوید:

در دیگر کهکشان های مارپیچی، حتی در کسرهای کوچک، رابطه نزدیکی بین رادیو و فروسرخ وجود دارد. بنابراین، اگر غرش کیهانی از هاله اطراف کهکشان ما سرچشمه می گرفت، این کهکشان راه شیری را به یک کهکشان عجیب تبدیل می کرد. در حالی که در شرایط دیگر مانند یک کهکشان مارپیچی معمولی به نظر می رسد.

منشا فرا کهکشانی

به گفته کارشناسان، سیگنال مذکور منشأ خارج از کهکشانی دارد. سینگال می گوید:

سیگنال به جذاب ترین پس زمینه فوتون در آسمان تبدیل شد. از آنجایی که چگالی منبع کاملاً ناشناخته است.

از آنجایی که جهان بسیار وسیع است، بررسی این موضوع با دقت زیاد ممکن نیست. به همین دلیل، دانشمندان به سختی تلاش می کنند تا چندین نظریه در مورد منشا سیگنال ارائه دهند. یک فیزیکدان آمریکایی به نام دیوید براون می گوید که زمزمه کیهانی ممکن است اولین موفقیت تجربی نظریه M باشد. یک چارچوب ریاضی گسترده که شامل نظریه ریسمان است. براون در وبلاگ انجمن FQXI می نویسد:

ماشین فرد کلاین-ولفرام ممکن است در مناطق مختلف جهان های مختلف توزیع شده باشد و یک زمان فیزیکی بازگشتی با تکرار بی نهایت رویدادهای فیزیکی ممکن ایجاد کند.

این فرآیند نشان می دهد که جهان اولیه امروزه اهمیت بیشتری دارد و ممکن است به یافتن این سیگنال رادیویی قدرتمند کمک کند. اما اگر این نظریه دور از واقعیت باشد، نظریه های جایگزین دیگری نیز وجود دارد. فیکسن می گوید: «اخترشناسان رادیویی با اسکن آسمان چندین نوع منبع سنکروترون را شناسایی کرده اند.

  نمایشگرهای QD-OLED سامسونگ احتمالاً با مشکل مواجه خواهند شد

تولید پرتوهای سنکروترون آسان است. برای این کار فقط به ذرات انرژی و میدان مغناطیسی نیاز دارید. ذرات پرانرژی را می‌توان در همه جا یافت، از ابرنواخترها، بادهای ستاره‌ای گرفته تا سیاه‌چاله‌ها و حتی ستاره‌های OB، که ستارگان طیفی داغ و بسیار سنگین نوع O یا نوع اولیه B هستند. فیکسن اضافه می‌کند:

به نظر می رسد فضای بین کهکشانی پر از گازهای داغ است. بنابراین، اگر میدان های مغناطیسی بین کهکشانی به اندازه کافی قوی بودند (قوی تر از آنچه پیش بینی می شد)، می توانستند پرتوهای سنکروترون یکنواخت تولید کنند.

همچنین تابش سنکروترون با تولد ستارگان مرتبط است. به گفته فیکس، این فرآیند همچنین منجر به انتشار اشعه مادون قرمز می شود. در نتیجه، یک همبستگی نزدیک وجود دارد. اما شاید اولین ستارگان قبل از تولید عناصر فلزی تابش سینکروترون تولید می‌کردند و مادون قرمز زیادی ساطع نمی‌کردند، یا شاید فرآیند دیگری پشت این مشکلات وجود داشته باشد که ما از آن اطلاعی نداریم.

حال، همه این فرضیه ها چه نتیجه ای را منعکس می کنند؟ منابع احتمالی می توانند مکانیسم های پراکندگی در مقیاس بزرگ مانند ادغام خوشه های کهکشانی متلاطم یا دسته جدیدی از منابع بزرگ و ناشناخته انتشار رادیویی در کیهان باشند. سینگال می گوید:

در حال حاضر، همه چیز در مورد این موضوع بسیار مشکوک است و برخی فرضیه ها شامل ماده تاریک در روند تخریب، ابرنواخترهای ستارگان نسل اول و غیره است.

برخی از دانشمندان نشان داده‌اند که گازهای موجود در خوشه‌های کهکشانی بزرگ ممکن است منشأ غوغای کیهانی باشند. اگرچه بعید است که ابزارهای ARCADE قادر به تشخیص پرتوهای آنها باشند. به طور مشابه، ممکن است سیگنال غرش کیهانی از اولین ستارگان یا از کهکشان های رادیویی بسیار کم نور منشأ گرفته باشد. اما اگر این فرضیه درست باشد، منابع غرش باید بسیار نزدیک به هم باشند. به طوری که هیچ فاصله ای بین آنها وجود ندارد; بنابراین، این احتمال نیز بعید است.

  شایعات ظرفیت باتری Honor Magic V2: گوشی تاشو آنر بار دیگر رقبا را شرمنده می کند

گازهای خوشه ای بزرگ

آیا گازهای حاصل از خوشه های کهکشانی بزرگ می توانند منبع غرش کیهانی باشند؟

چگونه معمای 13 سالگی را حل کنیم؟

ممکن است خطاهای همگام سازی بین ابزارهای آرکید و سایر ابزارهای اندازه گیری رخ داده باشد که منجر به اندازه گیری های اشتباه پس زمینه سنکروترون رادیویی شده است. البته به گفته سینگال، این فرضیه به دلیل ابزارهای بسیار متفاوتی که باندهای فرکانسی مختلف را اندازه گیری می کنند، بعید است.

سیگنال هر چه که باشد، می تواند در تشخیص دیگر اجرام فضایی مشکل ساز باشد. به گفته ناسا، در گذشته، ستارگان اولیه در پشت غرش فضا پنهان بودند. به همین دلیل، آشکار ساختن آنها دشوار می شود; انگار دنیا با یک دست چیزی می دهد و با دست دیگر چیزی پس می گیرد; اما در هر صورت، کشف یک پدیده عجیب می تواند بسیار هیجان انگیز باشد.

هنگامی که منشأ ستارگان مولد و دیگر منابع رادیویی، مانند گازهای موجود در هاله بیرونی راه شیری را حذف می کنید، غرش کیهانی به رازی تبدیل می شود که هر دانشمندی در تلاش برای حل آن است. دانشمندان برای حل این معمای 13 ساله به تحقیقات و شواهد بیشتری نیاز دارند. لازم به ذکر است پروژه های جدید نیز می توانند به کمک آرکید بیایند. کوگوت می گوید:

یکی از پروژه ها، تلسکوپ رادیویی 91 متری در گرین بانک، ویرجینیای غربی است که به نقشه برداری از آسمان رادیویی با دقت بیشتری اختصاص داده خواهد شد.

مقالات مرتبط:

سینگال همچنین به آینده این تلسکوپ امیدوار است. این تلسکوپ با پروژه تلسکوپ گرین‌بانک کار می‌کند و از تلسکوپ رادیویی با بزرگترین دیافراگم برای اندازه‌گیری سطح پس‌زمینه به عنوان هدف اولیه یا حتی به عنوان هدف ثانویه استفاده می‌کند. این کار با استفاده از اندازه‌گیری‌های درجه‌بندی شده در سطح صفر مطلق در فرکانس‌های مگاهرتز (MHz) انجام می‌شود که در آن آسمان رادیویی درخشان‌ترین است (یک مگاهرتز برابر با یک میلیون هرتز). سینگال می افزاید:

هیچ سطح مطلقی وجود ندارد. بلکه تفاوت های کوچکی بین نقاط مختلف آسمان دیده می شود. من سعی می کنم از آرایه فرکانس پایین (LOFAR) در هلند استفاده کنم. هر دو ابزار می‌توانند نشان دهند که پس‌زمینه سنکروترون رادیویی منشا خارج کهکشانی دارد یا کهکشانی. همچنین، ما به یک فرضیه جدید درخشان نیاز داریم که هنوز کسی به آن فکر نکرده است.

دیدگاهتان را بنویسید