106 सेकंदांत नऊ रेडिओ झोत, मग शांतता

जलद रेडिओ स्फोट (fast radio bursts) हे मिलिसेकंद टिकणारे रेडिओ लहरींचे क्षणिक झोत आहेत, जे इतर आकाशगंगांमधून आपल्यापर्यंत पोहोचतात. त्यांच्या उगमाबद्दल अजूनही वाद आहे, आणि एक प्रश्न सर्वांत महत्त्वाचा आहे: ते सगळे पुनरावृत्ती करतात का? काही स्रोत पुन्हा पुन्हा झोत सोडतात; बहुतेक केवळ एकदाच दिसले आहेत. दररोज 400 ते 800 मेगाहर्ट्झ दरम्यान उत्तरेकडील आकाश न्याहाळणाऱ्या कॅनडाच्या CHIME रेडिओ दुर्बिणीच्या दुसऱ्या सूचीत, 3,641 स्रोतांपैकी केवळ सुमारे 2.4% पुनरावृत्ती करतात.

संपूर्ण समूहांचे अभ्यास सहसा असे गृहीत धरतात की प्रत्येक पुनरावृत्ती करणारा स्रोत स्थिर सरासरी दराने स्फोट सोडतो. मॅकगिल विद्यापीठाचे Ryan Mckinven आणि CHIME/FRB सहयोगातील सुमारे तीस सहकारी आता अशा स्रोताचे वर्णन करतात जो हे गृहीतक इतर कोणत्याही स्रोतापेक्षा अधिक मोडतो.

दोन मिनिटांचा प्रकोप

1 जून 2021 रोजी, CHIME ने आता FRB 20210601A म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या स्रोतातून 106.5 सेकंदांत नऊ स्फोट नोंदवले. त्या वेळी नेटवर्कमधील एका बिघाडामुळे स्वयंचलित सूचना थांबल्या होत्या, त्यामुळे कोणाच्याही लक्षात आले नाही. हे स्फोट केवळ डिसेंबर 2024 मध्ये, दुसऱ्या सूचीसाठी डेटाबेसच्या पद्धतशीर तपासणीदरम्यान सापडले.

मग गटाने आणखी स्फोट शोधले. CHIME स्वतः हलत नाही: पृथ्वी फिरत असल्यामुळे आकाशाचा तो भाग दिवसातून एकदा, सुमारे दहा मिनिटांसाठी, त्याच्या दृष्टिक्षेत्रातून जातो. जुलै 2018 ते 2025 च्या अखेरपर्यंत, हे मिळून सुमारे 320 तासांचे निरीक्षण होते: वादळापूर्वी सुमारे 132, नंतर 188. एकही जास्तीचा स्फोट नाही, वादळाच्या आसपासच्या दिवसांत शोध-मर्यादेच्या जरा खाली असलेले अंधुक स्फोटही नाहीत. 2025 च्या अखेरीस, सक्रिय कालखंडानंतरची ही शांतता किमान 1,674 दिवस टिकली होती.

त्या 106.5 सेकंदांत, स्फोट पावसाच्या थेंबांसारखे यादृच्छिकपणे, सेकंदाला सुमारे 0.075 या दराने आले. या गतीने, आणखी 40 सेकंद एकही स्फोट न येण्याची शक्यता 5% पेक्षा कमी होते. तरीही काही मिनिटांनंतर हा स्रोत CHIME च्या दृष्टिक्षेत्राच्या मध्यातून गेला, तेव्हा काहीच आले नाही: काहीतरी बंद झाले होते.

वादळ अर्धेच दिसले

सर्व नऊ स्फोट तेव्हा आले जेव्हा स्रोत CHIME च्या किरणपुंजांच्या एका बाजूच्या पाकळीत (side lobe) होता — दृष्टिक्षेत्राची कमी संवेदनशील कड, जिची संवेदनशीलता केंद्राच्या सुमारे एक-चतुर्थांश आहे. वादळ काही मिनिटांनंतर, स्रोत डोक्यावरून जात असताना, आले असते, तर CHIME ने किमान 21 स्फोट, कदाचित सुमारे 70, नोंदवले असते, असा गटाचा अंदाज आहे.

हे किती टोकाचे आहे? गटाने याची तुलना चीनच्या प्रचंड FAST रेडिओ दुर्बिणीने पाठपुरावा केलेल्या, ज्ञात असलेल्या सर्वांत विपुल अशा दोन पुनरावृत्ती करणाऱ्या स्रोतांशी केली. FAST च्या पूर्ण संवेदनशीलतेने, ते 106.5 सेकंदांच्या खिडकीत 46 आणि 23 स्फोटांपर्यंत पोहोचतात. पण नऊपैकी सर्वांत अंधुक स्फोटाइतकेच तेजस्वी स्फोट ठेवले, तर त्यांच्या सर्वोत्तम खिडक्यांत केवळ 6 आणि 8 उरतात. लेखकांच्या मते, तुलनात्मक संवेदनशीलतेवर एखाद्या पुनरावृत्ती करणाऱ्या स्रोताकडून आजवर नोंदवलेला मिनिटांच्या कालावधीतील सर्वाधिक स्फोट-दर FRB 20210601A दाखवतो — मात्र ही तुलना ढोबळच राहते, कारण दोन्ही दुर्बिणी वेगवेगळ्या वारंवारतांवर आणि वेगवेगळ्या लयीत ऐकतात.

विचित्र वेळापत्रक असलेला सामान्य स्रोत

इतर बाबतीत हा स्रोत नेहमीसारखाच दिसतो. स्फोटांना पुनरावृत्ती करणाऱ्या स्रोतांमध्ये आढळणारे लांबट, अनेक भागांचे आकार आहेत, आणि ते ज्या वायूतून जातात त्यामुळे त्यांचा संकेत ज्या प्रकारे पसरतो आणि पिळवटतो, ते CHIME च्या पुनरावृत्ती करणाऱ्या स्रोतांच्या सरासरीच्या जवळ आहे. यजमान आकाशगंगा निश्चित करता आली नाही, आणि गॅमा-किरण, क्ष-किरण, दृश्य प्रकाश किंवा सातत्यपूर्ण रेडिओ प्रतिरूपांच्या शोधातही काहीच आढळले नाही.

मुक्त झालेली ऊर्जा माफक होती: स्रोताचे अंतर माहिती परवानगी देते तितके कमाल धरले तरी, एका सामान्य मॅग्नेटारमध्ये — तीव्र चुंबकीय न्यूट्रॉन ताऱ्यामध्ये — साठवलेल्या चुंबकीय ऊर्जेच्या सुमारे दहा लाखांश.

असे चालू-बंद काय होऊ शकते?

लेखक अनेक कल्पनांचा विचार करतात, पण कोणतीही विजयी ठरत नाही:

• अधूनमधून चालणारे पल्सार (intermittent pulsars), जे दीर्घ काळ बंद राहतात. आपल्या आकाशगंगेत अलीकडेच सापडलेल्या PSR J2109+50 ने आपली तेजस्वी अवस्था महिन्यातून केवळ एकदा, सुमारे 90 सेकंदांसाठी दाखवली — पण तो खूपच कमी तेजस्वी आहे.
• मॅग्नेटारचे उद्रेक. आपल्या आकाशगंगेत, 1E 2259+586 या मॅग्नेटारने 5.6 शांत वर्षांनंतर चार तासांत 80 हून अधिक क्ष-किरण स्फोट सोडले. तरीही, दोन मिनिटांचे वादळ आपल्या आकाशगंगेतील कोणत्याही ज्ञात उदाहरणापेक्षा कितीतरी अधिक दाटीवाटीचे आहे.
• सहचर तारा, ज्याचा वारा किंवा कक्षा उत्सर्जनाची किंवा दिसण्याची एक छोटी खिडकी उघडेल.
• भिंगीकरण (lensing), ज्यात पदार्थाचा एखादा गोळा सहसा फारच अंधुक असलेल्या स्रोताला काही क्षण मोठे करतो.

एक लपलेला समूह

असे अधूनमधून जागे होणारे स्रोत अस्तित्वात असतील, तर विस्तृत आकाशाच्या रोजच्या न्याहाळणीमुळे CHIME हे त्यांना शोधण्यासाठी सर्वोत्तम ठिकाण आहे. एक साधे सांख्यिकीय मॉडेल CHIME च्या आवाक्यात त्यांपैकी सुमारे 9 असल्याचे सुचवते — प्रचंड अनिश्चिततेसह, 1 पासून 200 हून अधिकपर्यंत — आणि पुढील दशकात, जास्तीत जास्त, आणखी एक ते चार शोधांचे भाकीत करते. वरकरणी एकदाच घडलेले काही स्फोट हे अंशतःच टिपलेली वादळेही असू शकतात. FAST सारखी संवेदनशील दुर्बीण त्याच्या शांत वर्षांत या स्रोताकडे रोखली, तर अधिक अंधुक स्फोट टिपून ही कल्पना तपासता येईल.