Fast Radio Bursts (FRBs) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในระยะเวลามิลลิวินาทีที่ตรวจพบจากนอกกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ลักษณะการปล่อยคลื่น FRB ชอบให้สนามแม่เหล็กเป็นแหล่งกำเนิด ดังที่เห็นได้จากการระเบิดคล้าย FRB จากแมกนีตาร์ในทางช้างเผือก และลักษณะการกำเนิดดาวของกาแลคซีต้นสังกัด FRB อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่สร้างแหล่ง FRB ยังคงไม่ทราบ จากการวิจัยใหม่ FRB มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในกาแลคซีที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ การศึกษายังชี้ให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กซึ่งมีสนามแม่เหล็กแรงกว่าโลกถึง 100 ล้านล้านเท่า มักจะเกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์สองดวงมาบรรจบกันและระเบิดในซูเปอร์โนวาในเวลาต่อมา
ภาพตัดต่อนี้แสดงเสาอากาศของ Deep Synoptic Array-110 ซึ่งใช้ในการค้นหาและระบุตำแหน่งของการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็ว (FRB) เหนือเสาอากาศเป็นภาพของกาแลคซีโฮสต์ FRB บางดวงที่ปรากฏบนท้องฟ้า กาแลคซีเป็นแบบจำลองที่ท้าทายและมีขนาดใหญ่มากซึ่งอธิบายแหล่งที่มาของ FRB เครดิตรูปภาพ: Annie Mejia / Caltech
Kritti Sharma ผู้เขียนนำ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Caltech กล่าวว่า "พลังที่ปล่อยออกมามหาศาลของสนามแม่เหล็กทำให้พวกมันกลายเป็นวัตถุสุดขั้วที่น่าทึ่งและสุดขั้วที่สุดในจักรวาล"
“ยังไม่มีใครรู้มากนักว่าอะไรเป็นสาเหตุของการก่อตัวของสนามแม่เหล็กเมื่อดาวมวลมากตาย งานของเราช่วยตอบคำถามนี้”
ในการค้นหา FRB ชาร์มาและเพื่อนร่วมงานได้ใช้ Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) ที่หอดูดาววิทยุ Owens Valley ใกล้เมืองบิชอป รัฐแคลิฟอร์เนีย
จนถึงปัจจุบัน อาร์เรย์วิทยุที่แผ่กิ่งก้านสาขาได้ตรวจพบและแปล FRB 70 รายการไปยังกาแล็กซีต้นกำเนิดเฉพาะของมัน (FRB อื่นๆ เพียง 23 รายการเท่านั้นที่ได้รับการแปลโดยกล้องโทรทรรศน์อื่น)
ในการศึกษาปัจจุบัน นักวิจัยได้วิเคราะห์ FRB ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นจำนวน 30 รายการ
“DSA-110 มีจำนวน FRB มากกว่าสองเท่าจากกาแล็กซีที่รู้จัก นี่คือสิ่งที่เราสร้างอาร์เรย์ให้ทำ” ดร. Vikram Ravi จาก Caltech กล่าว
แม้ว่า FRB เป็นที่รู้กันว่าเกิดขึ้นในกาแลคซีที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์อย่างแข็งขัน ผู้เขียนก็พบว่า FRB มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในกาแลคซีที่กำเนิดดาวมวลมากบ่อยกว่ากาแลคซีที่กำเนิดดาวมวลต่ำ
เรื่องนี้เพียงอย่างเดียวก็น่าสนใจเพราะก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์เคยคิดว่า FRB กำลังออกไปในกาแลคซีกัมมันต์ทุกประเภท
ด้วยข้อมูลใหม่นี้ พวกเขาเริ่มไตร่ตรองว่าผลลัพธ์ที่ได้เปิดเผยเกี่ยวกับ FRB อย่างไร
กาแลคซีขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะอุดมไปด้วยโลหะเนื่องจากโลหะในจักรวาลของเราซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ผลิตโดยดวงดาวต้องใช้เวลาในการก่อตัวขึ้นตลอดประวัติศาสตร์ของจักรวาล
ความจริงที่ว่า FRB นั้นพบได้ทั่วไปในกาแล็กซีที่อุดมด้วยโลหะเหล่านี้ หมายความว่าแหล่งกำเนิดของ FRB หรือสนามแม่เหล็ก ก็พบได้ทั่วไปในกาแลคซีประเภทนี้เช่นกัน
ดาวฤกษ์ที่อุดมไปด้วยโลหะ ซึ่งในทางดาราศาสตร์หมายถึงธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม มีแนวโน้มที่จะขยายตัวใหญ่กว่าดาวดวงอื่นๆ
“เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อกาแลคซีเติบโตขึ้น ดาวฤกษ์รุ่นต่อๆ ไปก็ทำให้กาแลคซีมีโลหะเพิ่มมากขึ้นในขณะที่พวกมันวิวัฒนาการและตายไป” ดร. ราวีกล่าว
ยิ่งไปกว่านั้น ดาวฤกษ์มวลมากที่ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาและอาจกลายเป็นดาวแม่เหล็กมักพบเป็นคู่กันมากกว่า
ในความเป็นจริง 84% ของดาวมวลสูงนั้นเป็นดาวคู่ ดังนั้น เมื่อดาวฤกษ์มวลมากดวงหนึ่งในระบบไบนารีพองตัวขึ้นเนื่องจากมีโลหะเพิ่มขึ้น วัสดุส่วนเกินของมันจะถูกดึงไปยังดาวฤกษ์คู่ของมัน ซึ่งช่วยให้ดาวทั้งสองดวงรวมตัวกันในที่สุด
ดาวฤกษ์ที่รวมกันเหล่านี้จะมีสนามแม่เหล็กรวมกันมากกว่าดาวฤกษ์ดวงเดียว
“ดาวฤกษ์ที่มีส่วนประกอบของโลหะมากกว่าจะพองตัว ขับเคลื่อนการถ่ายเทมวล จนเกิดการรวมตัวกัน จึงก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากขึ้นโดยมีสนามแม่เหล็กรวมมากกว่าที่ดาวฤกษ์แต่ละดวงจะมีได้” ชาร์มากล่าว
โดยสรุป เนื่องจาก FRB ได้รับการสังเกตเป็นพิเศษในกาแลคซีกำเนิดดาวฤกษ์ที่มีมวลมากและมีโลหะอยู่มาก ดังนั้น แมกนีทาร์ (ซึ่งคิดว่าจะกระตุ้นให้เกิด FRB) ก็น่าจะก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยโลหะซึ่งเอื้อต่อการรวมตัวกันของดาวฤกษ์สองดวง
ผลที่ได้จึงบอกเป็นนัยว่าสนามแม่เหล็กทั่วจักรวาลมีต้นกำเนิดมาจากเศษซากของการควบรวมดาวฤกษ์
ในอนาคต ทีมงานหวังที่จะค้นหา FRB และสถานที่กำเนิดของมันโดยใช้ DSA-110 และในที่สุด DSA-2000 ซึ่งเป็นอาร์เรย์วิทยุที่ใหญ่กว่านี้มีแผนจะสร้างในทะเลทรายเนวาดาและแล้วเสร็จในปี 2571
“ผลลัพธ์นี้เป็นก้าวสำคัญสำหรับทีม DSA ทั้งหมด ผู้เขียนหลายคนในบทความนี้ช่วยสร้าง DSA-110” ดร. ราวีกล่าว
“และความจริงที่ว่า DSA-110 สามารถแปล FRB เป็นภาษาท้องถิ่นได้ดีมาก ถือเป็นลางดีสำหรับความสำเร็จของ DSA-2000”
ที่ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวันนี้ในวารสารธรรมชาติ-
-
เค. ชาร์มาและคณะ- 2024. ปรากฏการณ์พิเศษของการระเบิดของวิทยุเร็วในกาแลคซีกำเนิดดาวขนาดใหญ่ธรรมชาติ635, 61-66; สอง: 10.1038/s41586-024-08074-9
