พบคลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ
นักดาราศาสตร์ตรวจพบคลื่นวิทยุที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีมา หรือที่เรียกว่า fast radio bursts (FRBs) มานานเกือบสองทศวรรษ โดยคลื่นเหล่านี้มีความยาวเพียงมิลลิวินาทีและมาจากนอกกาแล็กซีของเรา แต่ไม่มีใครทราบว่าพวกมันมาจากไหน บัดนี้ ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบ คลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ และระบุแหล่งกำเนิดของมันในกาแล็กซีใกล้เคียงได้สำเร็จ
นักวิจัยสงสัยมานานแล้วว่า FRBs เป็นผลมาจากเหตุการณ์ที่รุนแรงและมีพลังงานสูง เช่น การชนกันระหว่างดาวนิวตรอน แต่ถึงแม้ว่าพวกมันจะสามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าที่ดวงอาทิตย์ของเราปล่อยออกมาในหนึ่งปี แต่พวกมันก็หายไปในเวลาที่สั้นกว่าการกระพริบตา เนื่องจากลักษณะชั่วคราวของพวกมัน นักดาราศาสตร์จึงไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนของพวกมันได้จนถึงตอนนี้
“เราตรวจพบ FRB จำนวนมาก แต่มีข้อมูลหยาบๆ เกี่ยวกับตำแหน่งที่พวกมันเกิดขึ้นบนท้องฟ้าเท่านั้น” Bryan Gaensler ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยและคณบดีของ UC Santa Cruz Science Division กล่าวในแถลงการณ์ “มันเหมือนกับการคุยกับใครบางคนทางโทรศัพท์แล้วไม่รู้ว่าพวกเขากำลังโทรมาจากเมืองหรือรัฐไหน”
เขากล่าวเสริมว่า “ตอนนี้เรารู้ไม่เพียงแค่ที่อยู่ที่แน่นอนของพวกเขา แต่ยังรู้ด้วยว่าพวกเขากำลังยืนอยู่ในห้องไหนของบ้านในขณะที่กำลังโทรศัพท์อยู่”
ความสว่างและความใกล้ชิดของคลื่นทำให้ทีมนักวิจัยได้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดของคลื่นและการเกิดของคลื่น ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal Letters
นักดาราศาสตร์ตรวจพบ คลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ ที่สว่างเป็นพิเศษนี้ ซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่า FRB 20250316A ในเดือนมีนาคมจากทิศทางของกลุ่มดาวหมีใหญ่ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ CHIME ในบริติชโคลัมเบีย พวกเขาเรียกคลื่นนี้ว่า “RBFLOAT” ซึ่งย่อมาจาก “Radio Brightest Flash Of All Time” คลื่นนี้สร้างพลังงานในสองสามมิลลิวินาทีมากกว่าที่ดวงอาทิตย์ของเราผลิตในสี่วัน
นักดาราศาสตร์ระบุตำแหน่งของคลื่นได้ด้วย Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ใน B.C. และอาร์เรย์กล้องโทรทรรศน์ “outrigger” ที่สร้างขึ้นใหม่ ซึ่งครอบคลุมทั่วอเมริกาเหนือจาก B.C. ไปจนถึงเวสต์เวอร์จิเนีย เครือข่ายขนาดใหญ่นี้ ซึ่งเปิดใช้งานเมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมา มีความไวพอที่จะตรวจจับคลื่นวิทยุที่สว่างและรวดเร็วเป็นพิเศษ
FRB หลายตัวเกิดขึ้นซ้ำ โดยส่งคลื่นหลายครั้งในช่วงหลายเดือน แต่ RBFLOAT ปล่อยพลังงานทั้งหมดออกมาในครั้งเดียว หลังจากสังเกตครั้งแรกไปแล้วหลายร้อยชั่วโมง นักดาราศาสตร์ก็ไม่ตรวจพบคลื่นจากแหล่งกำเนิดอีก
นักดาราศาสตร์ติดตามคลื่นไปยังภูมิภาคที่มีขนาดเพียง 45 ปีแสง ซึ่งเล็กกว่ากระจุกดาวโดยเฉลี่ย ในบริเวณรอบนอกของกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 130 ล้านปีแสง RBFLOAT เกิดขึ้นตามแนวแขนก้นหอยของกาแล็กซีนั้น ซึ่งมีบริเวณก่อตัวดาวจำนวนมากกระจายอยู่ คลื่นนี้มีต้นกำเนิดอยู่ใกล้ แต่ไม่อยู่ในหนึ่งในบริเวณเหล่านี้ ตามรายงานการศึกษา
“เป็นเรื่องที่น่าทึ่งที่หลังจากที่ Outrigger array เปิดใช้งานอย่างเต็มรูปแบบได้เพียงไม่กี่เดือน เราก็ค้นพบ คลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ ที่สว่างเป็นพิเศษในกาแล็กซีในละแวกจักรวาลของเราเอง” Wen-fai Fong ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาและศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่ง Northwestern University กล่าวในแถลงการณ์
จากนั้น เมื่อใช้ข้อมูลจาก Keck Cosmic Web Imager ซึ่งเป็นเครื่องมือสเปกโตรกราฟบนกล้องโทรทรรศน์ Keck II ขนาด 10 เมตรในฮาวาย นักวิจัยสามารถศึกษาบริเวณโดยรอบของ RBFLOAT ได้ ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางกายภาพของสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซที่ FRB เกิดขึ้น รวมถึงอัตราการผลิตดาวในกาแล็กซี ปริมาณก๊าซทั้งหมดที่มีอยู่ในตำแหน่งใดๆ ในกาแล็กซี และความหนาแน่นของก๊าซ
แต่สิ่งที่ทำให้เกิดคลื่นนั้นยังคงเป็นปริศนา ทีมงานคาดการณ์ว่ามันถูกสร้างขึ้นโดยแมกนีตาร์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กสูงซึ่งหลงเหลืออยู่หลังจากการเกิดซูเปอร์โนวา
“แขนก้นหอยมักเป็นสถานที่ของการก่อตัวดาวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสนับสนุนแนวคิดที่ว่ามันมาจากแมกนีตาร์ เมื่อใช้ภาพ MMT ที่มีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษของเรา เราสามารถซูมเข้าไปได้อีกและพบว่า FRB นั้นอยู่ภายนอกกลุ่มก่อตัวดาวที่ใกล้ที่สุดจริงๆ ตำแหน่งนี้เป็นที่น่าสนใจเพราะเราคาดว่ามันจะอยู่ในกลุ่ม ซึ่งมีการก่อตัวดาวเกิดขึ้น” Yuxin “Vic” Dong นักศึกษาปริญญาโทจาก Northwestern และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวใน แถลงการณ์
“สิ่งนี้อาจบ่งชี้ว่าแมกนีตาร์รุ่นก่อนถูกเตะออกจากไซต์กำเนิด หรือว่ามันถูกสร้างขึ้นที่ไซต์ FRB และอยู่ห่างจากใจกลางของกลุ่ม” Dong กล่าวเสริม
เมื่อ CHIME Outriggers ทำงานอย่างเต็มที่แล้ว นักดาราศาสตร์คาดว่าจะระบุ FRB ได้มากขึ้นในแต่ละปี ซึ่งอาจนำเราเข้าใกล้ความเข้าใจในแหล่งกำเนิดของพวกมันมากขึ้น
“ผลลัพธ์นี้ถือเป็นจุดเปลี่ยน” Amanda Cook ผู้เขียนการศึกษา ซึ่งเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ McGill University กล่าวในแถลงการณ์ “แทนที่จะตรวจจับคลื่นลึกลับเหล่านี้ เราสามารถเห็นได้อย่างแม่นยำว่าพวกมันมาจากไหน มันเปิดประตูสู่การค้นพบว่าพวกมันเกิดจากดาวที่กำลังจะตาย วัตถุแม่เหล็กที่แปลกใหม่ หรือสิ่งที่เรายังไม่ได้คิดถึง”
คลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ
ทำไมนักดาราศาสตร์ถึงตื่นเต้นกับคลื่นวิทยุเร็วแรงสุดเท่าที่เคยตรวจพบ
การค้นพบนี้เป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ FRB ที่ลึกลับ ซึ่งอาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับจักรวาลของเรา