پالسهای کوتاه رادیویی، معروف به انافآربیها، برای نخستینبار نقشهای از گاز میانکهکشانی ترسیم کرده و محل احتمالی بخش بزرگی از «باریونهای گمشده» را آشکار کردند.
انافآربیها؛ ابزار جدید ردیابی گاز میانکهکشانی
انفجارهای سریع رادیویی (Fast Radio Burst یا انافآربی) سیگنالهایی میلیثانیهای هستند که هنگام عبور از پلاسما دچار کشآمدگی فرکانسی میشوند؛ یعنی امواج با فرکانسهای پایینتر دیرتر میرسند. مقدار این کشآمدگی که با عنوان اندازهگیری پراکندگی (dispersion measure یا DM) شناخته میشود، نشاندهندهٔ مجموع تراکم الکترونها در طول مسیر است و به این ترتیب هر انافآربی میتواند مانند یک «گذرنامه» برای سنجش مادهٔ بین کهکشانی عمل کند.
دادهها و روش
تیم پژوهشی به رهبری هاوچن وانگ (MIT) از فهرست دوم پروژهٔ CHIME استفاده کردند که شامل هزاران انافآربی است. آنها مقدار گاز را در امتداد دید برای 2,873 انافآربی از این فهرست اندازهگیری کردند و این نقشه را با موقعیت نزدیک به 6,000,000 کهکشان ثبتشده در پروژهٔ DESI مقایسه کردند. نکتهٔ کلیدی در پردازش دادهها تقسیم کهکشانها بر اساس فاصله و مقایسهٔ میانگین تراکم در هر بازهٔ دوری بود؛ روشی که توزیع سهبعدی گاز میانکهکشانی را آشکار میسازد.
یافتهها؛ باریونها دورتر و گستردهتر از پیشبینی
تحلیل دادهها نشان داد بخش قابلتوجهی از باریونهای «گمشده» در فواصل دورتر از کهکشانها پراکنده شدهاند؛ توزیع گاز گسترهای فراتر از پیشبینی شبیهسازیهای مرسوم دارد. این نتیجه نشان میدهد فرآیندی فعال گاز را از درون کهکشانها به محیط میانکهکشانی رانده است. عوامل محتمل شامل فشار ناشی از جتهای فعال سیاهچالههای پرجرم، و بادهای قوی حاصل از ابرنواخترها یا ستارگان در حال مرگ است.
علت شگفتی در این نتایج
- گرانش معمولاً ماده را به سمت کهکشانها میکشاند؛ بنابراین پراکندگی بیشتر گاز نشانهٔ فرایندی رانشی و بازدارنده است.
- شبیهسازیهای فعلی، بازخوردهای کهکشانی را ضعیفتر مدلسازی کردهاند؛ مشاهدات جدید نشان میدهد این بازخوردها ممکن است قویتر و اثرگذارتر در مقیاسهای بزرگ باشند.
- این مشاهدات با دادههایی که در طولموجهای پرتوافشانی ایکس بهدست آمدهاند نیز همخوانی دارد و تصویر یک کمبود باریونی در هالههای کهکشانی را تقویت میکند.
پیامدها برای کیهانشناسی و شبیهسازیها
این روش چند اثر مهم در پی دارد:
- ارائهٔ روشی مستقل و دقیق برای ردیابی باریونها در مقیاسهای بزرگ کیهانی.
- ایجاب بازنگری و تقویت مدلهای بازخورد کهکشانی و تأثیر آنها بر توزیع مادهٔ معمولی.
- امکان ترکیب مشاهدات رادیویی با دادههای پرتو ایکس و طول موجهای دیگر برای ساخت نقشههای سهبعدی با وضوح و دقت بالاتر.
- افزایش اهمیت شبکههای رصدی انافآربی برای بررسی سایر معماهای ساختار کائنات.
چشمانداز؛ گام بعدی در نقشهبرداری باریونها
تعداد انافآربیهای قابلاستفاده بهسرعت افزایش مییابد و تلسکوپهای بیشتری به ردیابی آنها میپیوندند. در نتیجه دقت و پوشش نقشهبرداری گاز میانکهکشانی در سالهای پیشرو بهطرز چشمگیری بهتر خواهد شد. ترکیب دادههای پروژههای بزرگ مانند CHIME و DESI با رصدخانههای پرتو ایکس میتواند به بازسازی کاملتر توزیع باریونها در مقیاس کیهانی منجر شود و پاسخهایی روشنتر دربارهٔ تعامل گرانش و بازخوردهای انرژی در شکلگیری ساختارها فراهم سازد.
منابع مرتبط: معرفی انافآربیها در Wikipedia، صفحهٔ پروژهٔ CHIME و معرفی ابزار طیفسنجی انرژی تاریک DESI.
