نُه درخشش رادیویی در 106 ثانیه، سپس سکوت
انفجارهای رادیویی سریع (fast radio bursts) درخشش‌های کوتاهی از امواج رادیویی‌اند که چند میلی‌ثانیه طول می‌کشند و از کهکشان‌های دیگر به ما می‌رسند. خاستگاهشان هنوز محل بحث است و یک پرسش بر همه چیره است: آیا همه تکرار می‌شوند؟ برخی منابع بارها و بارها می‌درخشند؛ بیشترشان تنها یک بار دیده شده‌اند. در دومین کاتالوگ تلسکوپ رادیویی کانادایی CHIME، که هر روز آسمان شمالی را میان 400 تا 800 مگاهرتز می‌کاود، تنها حدود 2.4% از 3,641 منبع تکرارشونده‌اند.
پژوهش‌هایی که کل جمعیت‌ها را بررسی می‌کنند معمولاً فرض می‌کنند هر منبع تکرارشونده با آهنگ میانگین ثابتی انفجار گسیل می‌کند. رایان مک‌کینون (Ryan Mckinven) از دانشگاه مک‌گیل و حدود سی همکار از همکاری CHIME/FRB اکنون منبعی را توصیف می‌کنند که این فرض را بیش از هر منبع دیگری می‌شکند.
دو دقیقه خشم
در 1 ژوئن 2021، CHIME از منبعی که اکنون FRB 20210601A نام دارد نُه انفجار در 106.5 ثانیه ثبت کرد. یک مشکل شبکه در آن زمان هشدارهای خودکار را متوقف کرده بود، پس کسی متوجه نشد. این انفجارها تنها در دسامبر 2024، در جریان بازبینی نظام‌مند پایگاه داده برای کاتالوگ دوم، پیدا شدند.
سپس گروه به دنبال انفجارهای بیشتر گشت. CHIME خودش حرکت نمی‌کند: با چرخش زمین، آن تکه از آسمان روزی یک بار، حدود ده دقیقه، از میدان دید آن می‌گذرد. از ژوئیهٔ 2018 تا پایان 2025، این به حدود 320 ساعت رصد می‌رسد: حدود 132 ساعت پیش از توفان و 188 ساعت پس از آن. حتی یک انفجار بیشتر هم نه، حتی انفجارهای کم‌نوری که در روزهای پیرامون توفان کمی زیر آستانهٔ آشکارسازی باشند. تا پایان 2025، سکوت پس از پنجرهٔ فعال دست‌کم 1,674 روز ادامه یافته بود.
در آن 106.5 ثانیه، انفجارها تصادفی می‌رسیدند، مانند قطره‌های باران، با آهنگی حدود 0.075 در ثانیه. با این آهنگ، احتمال گذشتن 40 ثانیهٔ دیگر بدون انفجار به زیر 5% می‌رسد. با این حال، وقتی منبع چند دقیقه بعد از مرکز میدان دید CHIME گذشت، هیچ نیامد: چیزی خاموش شده بود.
توفان تنها نیمه دیده شد
هر نُه انفجار زمانی رسیدند که منبع در یک لوب جانبی (side lobe) از پرتوهای (beams) CHIME قرار داشت — لبهٔ کم‌حساس‌تر میدان دید آن، با حدود یک‌چهارم حساسیتِ مرکز. اگر توفان چند دقیقه دیرتر، هنگام گذر منبع از بالای سر، رخ داده بود، به برآورد گروه CHIME دست‌کم 21 انفجار، و شاید حدود 70، ثبت می‌کرد.
این چقدر حدی است؟ گروه آن را با دو تا از پرکارترین تکرارشونده‌های شناخته‌شده مقایسه کرد که تلسکوپ رادیویی غول‌پیکر چینی FAST دنبالشان می‌کند. با حساسیت کامل FAST، آن‌ها در یک پنجرهٔ 106.5 ثانیه‌ای به 46 و 23 انفجار می‌رسند. اما اگر تنها انفجارهایی نگه داشته شوند که به اندازهٔ کم‌نورترینِ آن نُه انفجار درخشان‌اند، بهترین پنجره‌هایشان فقط 6 و 8 انفجار دارند. به گفتهٔ نویسندگان، FRB 20210601A بالاترین آهنگ انفجار در مقیاس دقیقه را نشان می‌دهد که تاکنون از یک منبع تکرارشونده با حساسیتی قابل‌مقایسه گزارش شده است — هرچند این مقایسه تقریبی می‌ماند، چون دو تلسکوپ در بسامدهای متفاوت و با ضرباهنگ‌های متفاوت گوش می‌دهند.
منبعی معمولی با برنامهٔ زمانی عجیب
جز این، منبع عادی به نظر می‌رسد. انفجارها شکل‌های کشیده و چندبخشی دارند که در تکرارشونده‌ها رایج است، و شیوهٔ پخش شدن و پیچ خوردن سیگنالشان در گازی که از آن می‌گذرند به میانگین تکرارشونده‌های CHIME نزدیک است. هیچ کهکشان میزبانی به‌طور قطعی تعیین نشد، و جست‌وجو برای همتاهای پرتو گاما، پرتو ایکس، نوری یا رادیوییِ پایا چیزی نیافت.
انرژی آزادشده اندک بود: حدود یک‌میلیونیمِ انرژی مغناطیسیِ ذخیره‌شده در یک مگنتار معمولی، یعنی ستارهٔ نوترونیِ به‌شدت مغناطیده، حتی اگر فاصلهٔ منبع را بیشینه‌ای بگیریم که داده‌ها اجازه می‌دهند.
چه چیزی می‌تواند این‌گونه روشن و خاموش شود؟
نویسندگان چند ایده را می‌سنجند، بی‌آنکه برنده‌ای اعلام کنند:
- تپ‌اخترهای متناوب (intermittent pulsars)، که برای دوره‌های طولانی خاموش می‌شوند. یکی که به‌تازگی در کهکشان ما یافت شد، PSR J2109+50، حالت درخشانش را تنها یک بار در یک ماه، حدود 90 ثانیه، نشان داد — اما بسیار کم‌نورتر است.
- فوران‌های مگنتار. در کهکشان ما، مگنتار 1E 2259+586 پس از 5.6 سال آرامش، در چهار ساعت بیش از 80 انفجار پرتو ایکس گسیل کرد. با این حال، یک توفان دودقیقه‌ای بسیار فشرده‌تر از هر نمونهٔ شناخته‌شده در کهکشان ماست.
- یک ستارهٔ همدم، که باد یا مدارش پنجره‌ای کوتاه برای گسیل یا دیده شدن باز کند.
- همگرایی گرانشی (lensing)، که در آن توده‌ای از ماده منبعی را که معمولاً بسیار کم‌نور است برای مدتی کوتاه بزرگ‌نمایی می‌کند.
جمعیتی پنهان
اگر چنین منابع دوره‌ای وجود داشته باشند، CHIME به لطف کاوش روزانهٔ بخش وسیعی از آسمان بهترین جا برای یافتنشان است. یک مدل آماری ساده حدود 9 منبع از این دست را در دسترس CHIME نشان می‌دهد — با عدم قطعیتی عظیم، از 1 تا بیش از 200 — و در بهترین حالت، یک تا چهار کشف دیگر را در دههٔ آینده پیش‌بینی می‌کند. حتی ممکن است برخی انفجارهای به‌ظاهر یک‌باره، توفان‌هایی باشند که تنها بخشی از آن‌ها ثبت شده است. تلسکوپی حساس مانند FAST، اگر در سال‌های آرامِ منبع به سوی آن نشانه رود، می‌تواند با شکار انفجارهای کم‌نورتر این ایده را بیازماید.