คลื่นวิทยุระเบิดอย่างรวดเร็วลึกลับในอวกาศมีรูปแบบ ‘การเต้นของหัวใจ’

แหล่งข้อมูลหนึ่งที่ใช้ในการตรวจจับพวกมันคือกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่เรียกว่า Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment หรือ CHIME ที่หอดูดาว Dominion Radio Astrophysical Observatory ในบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา

กล้องโทรทรรศน์นี้ซึ่งใช้งานมาตั้งแต่ปี 2018 ได้เฝ้าสังเกตท้องฟ้าอย่างต่อเนื่อง และนอกจากการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วแล้ว ยังไวต่อคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจนที่อยู่ห่างไกลในจักรวาลอีกด้วย

นักดาราศาสตร์ที่ใช้ CHIME พบบางสิ่งบางอย่างเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม 2019 ซึ่งดึงดูดความสนใจของพวกเขาในทันที นั่นคือคลื่นวิทยุที่ระเบิดอย่างรวดเร็วซึ่ง “แปลกประหลาดในหลาย ๆ ด้าน” ตามข้อมูลของ Daniele Mihilli นักวิจัยหลังปริญญาเอก ในสถาบัน Kavli สำหรับดาราศาสตร์ฟิสิกส์และการวิจัยอวกาศของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

สัญญาณชื่อ FRB 20191221A กินเวลานานถึงสามวินาที ซึ่งยาวนานกว่าคลื่นวิทยุระเบิดแบบเร็วทั่วไปประมาณ 1,000 เท่า

มิชิลลี่กำลังตรวจสอบข้อมูลตามที่มาจาก CHIME เมื่อเกิดการระเบิดขึ้น สัญญาณนี้เป็นคลื่นวิทยุที่ระเบิดเร็วและยาวนานที่สุดจนถึงปัจจุบัน

“มันผิดปกติ” มิชิลลี่กล่าว “ไม่เพียงแต่จะยาวนานมาก ยาวนานประมาณสามวินาทีเท่านั้น แต่ยังมียอดเป็นระยะที่แม่นยำอย่างน่าทึ่ง เปล่งทุกเสี้ยววินาที — บูม บูม บูม — ราวกับหัวใจเต้น นี่เป็นครั้งแรกที่สัญญาณเองเป็นระยะ .”

ในขณะที่ FRB 20191221A ยังไม่ได้ทำซ้ำ “สัญญาณถูกสร้างขึ้นโดยรถไฟที่มียอดเขาติดต่อกันซึ่งเราพบว่าถูกคั่นด้วย ~ 0.2 วินาที” เขากล่าวในอีเมล

ไม่ทราบที่มา

ทีมวิจัยไม่ทราบดาราจักรที่การระเบิดเกิดขึ้นอย่างแน่นอน และแม้แต่การคาดคะเนระยะทางหนึ่งพันล้านปีแสงก็ยัง “ไม่แน่นอนอย่างยิ่ง” มิชิลลีกล่าว ในขณะที่ CHIME ถูกเตรียมไว้สำหรับการค้นหาการระเบิดของคลื่นวิทยุ การค้นหาจุดกำเนิดของพวกมันนั้นไม่ดีเท่า

อย่างไรก็ตาม CHIME กำลังได้รับการปรับปรุงผ่านโครงการที่มีกล้องโทรทรรศน์เพิ่มเติม ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการก่อสร้าง จะสังเกตการณ์ร่วมกัน และสามารถแยกแยะการระเบิดของคลื่นวิทยุไปยังกาแลคซีบางแห่งได้

แต่สัญญาณดังกล่าวมีเบาะแสเกี่ยวกับที่มาและสาเหตุที่อาจเป็นสาเหตุ

“CHIME ตรวจพบ FRB จำนวนมากที่มีคุณสมบัติต่างกัน” มิชิลลี่กล่าว “เราเคยเห็นบางส่วนที่อาศัยอยู่ภายในก้อนเมฆที่ปั่นป่วนมาก ในขณะที่บางตัวดูเหมือนอยู่ในสภาพแวดล้อมที่สะอาด จากคุณสมบัติของสัญญาณใหม่นี้ เราสามารถพูดได้ว่ารอบๆ แหล่งกำเนิดนี้มีเมฆพลาสม่าที่ต้อง วุ่นวายมาก”

เมื่อนักวิจัยวิเคราะห์ FRB 20191221A สัญญาณก็คล้ายกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากดาวนิวตรอนสองประเภทที่แตกต่างกัน หรือเศษซากหนาแน่นหลังจากที่ดาวฤกษ์ยักษ์ตาย เรียกว่าคลื่นวิทยุและสนามแม่เหล็ก

Magnetars เป็นดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ ในขณะที่พัลซาร์วิทยุปล่อยคลื่นวิทยุที่ดูเหมือนจะเต้นเป็นจังหวะเมื่อดาวนิวตรอนหมุน วัตถุที่เป็นตัวเอกทั้งสองสร้างสัญญาณคล้ายกับลำแสงที่วาบจากประภาคาร

การระเบิดทางวิทยุอย่างรวดเร็วดูเหมือนจะสว่างกว่าการปล่อยมลพิษเหล่านี้มากกว่าหนึ่งล้านเท่า “เราคิดว่าสัญญาณใหม่นี้อาจเป็นแม่เหล็กหรือพัลซาร์บนสเตียรอยด์” มิชิลลี่กล่าว

ทีมวิจัยจะยังคงใช้ CHIME เพื่อตรวจสอบท้องฟ้าเพื่อหาสัญญาณเพิ่มเติมจากการระเบิดของคลื่นวิทยุนี้ รวมทั้งสัญญาณอื่นๆ ที่มีสัญญาณเป็นระยะใกล้เคียงกัน ความถี่ของคลื่นวิทยุและการเปลี่ยนแปลงของคลื่นอาจถูกนำมาใช้เพื่อช่วยให้นักดาราศาสตร์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอัตราการขยายตัวของเอกภพ

“การตรวจจับนี้ทำให้เกิดคำถามถึงสิ่งที่อาจเป็นสาเหตุของสัญญาณสุดโต่งที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน และเราจะใช้สัญญาณนี้เพื่อศึกษาจักรวาลได้อย่างไร” มิชิลลีกล่าว “กล้องโทรทรรศน์ในอนาคตสัญญาว่าจะค้นพบ FRB หลายพันตัวต่อเดือน และเมื่อถึงจุดนั้นเราอาจพบสัญญาณเป็นระยะๆ เหล่านี้อีกมากมาย”