The Knowledge Frontier

Anga na falakiChapisho la awaliUchunguziDakika 4 za kusoma

MIMWEKO TISA YA REDIO KATIKA SEKUNDE 106, KISHA KIMYA

Milipuko ya kasi ya redio (fast radio bursts) ni mimweko mifupi ya mawimbi ya redio, inayodumu milisekunde, inayotufikia kutoka galaksi nyingine. Asili yake bado inabishaniwa, na swali moja linatawala: je, yote hujirudia? Baadhi ya vyanzo humweka tena na tena; vingi vimeonekana mara moja tu. Katika orodha ya pili ya darubini ya redio ya Kanada CHIME, inayochunguza anga la kaskazini kila siku kati ya megahezi 400 na 800, ni takriban 2.4% tu ya vyanzo 3,641 vinavyojirudia.

Tafiti za jamii nzima kwa kawaida hudhani kwamba kila chanzo kinachojirudia hufyatua kwa kiwango cha wastani kisichobadilika. Ryan Mckinven, wa Chuo Kikuu cha McGill, na wenzake wapatao thelathini wa ushirikiano wa CHIME/FRB sasa wanaeleza chanzo kinachovunja dhana hiyo kuliko kingine chochote.

Dakika mbili za ghadhabu

Tarehe 1 Juni 2021, CHIME ilirekodi milipuko tisa katika sekunde 106.5 kutoka chanzo kinachoitwa sasa FRB 20210601A. Tatizo la mtandao wakati huo lilisimamisha arifa za kiotomatiki, kwa hiyo hakuna aliyegundua. Milipuko hiyo ilipatikana tu mnamo Desemba 2024, wakati wa ukaguzi wa kimfumo wa hifadhidata kwa ajili ya orodha ya pili.

Kisha timu ilitafuta zaidi. CHIME yenyewe haisogei: kwa sababu Dunia inazunguka, kipande hicho cha anga hupita katika uwanja wake wa kuona mara moja kwa siku, kwa takriban dakika kumi. Kati ya Julai 2018 na mwisho wa 2025, hilo linafikia takriban saa 320 za uchunguzi: takriban 132 kabla ya dhoruba, 188 baada yake. Hakuna mlipuko hata mmoja zaidi, hata ile hafifu iliyo chini kidogo ya kizingiti cha ugunduzi katika siku zilizozunguka dhoruba. Kufikia mwisho wa 2025, kimya baada ya kipindi cha shughuli kilikuwa kimedumu angalau siku 1,674.

Ndani ya sekunde hizo 106.5, milipuko ilifika kiholela, kama matone ya mvua, kwa kiwango cha takriban 0.075 kwa sekunde. Kwa kasi hiyo, uwezekano wa sekunde 40 zaidi bila mlipuko unashuka chini ya 5%. Hata hivyo, chanzo kilipovuka katikati ya uga wa CHIME dakika chache baadaye, hakuna kilichokuja: kuna kitu kilichokuwa kimezimika.

Dhoruba ilionekana nusu tu

Milipuko yote tisa ilifika wakati chanzo kilipokuwa katika ndewe ya pembeni (side lobe) ya mihimili ya CHIME — ukingo usio na usikivu mkubwa wa uga wake wa kuona, wenye usikivu wa takriban robo ya ule wa katikati. Kama dhoruba ingekuja dakika chache baadaye, chanzo kilipopita moja kwa moja juu, timu inakadiria kwamba CHIME ingerekodi angalau milipuko 21, huenda karibu 70.

Hilo ni la kupindukia kiasi gani? Timu ililinganisha na vyanzo viwili vya kujirudia vinavyozaa zaidi vinavyojulikana, vinavyofuatiliwa na darubini kubwa ya redio ya China FAST. Kwa usikivu kamili wa FAST, vinafikia milipuko 46 na 23 katika kipindi cha sekunde 106.5. Lakini ukibakiza tu milipuko angavu kama ule hafifu zaidi kati ya ile tisa, vipindi vyao bora vina 6 na 8 tu. Kwa mujibu wa waandishi, FRB 20210601A inaonyesha kiwango cha juu zaidi cha milipuko katika muda wa dakika kuwahi kuripotiwa kutoka chanzo kinachojirudia kwa usikivu unaolinganishwa — ingawa ulinganisho huo unabaki wa kukadiria, kwa kuwa darubini hizo mbili husikiliza katika masafa tofauti na kwa midundo tofauti.

Chanzo cha kawaida chenye ratiba ya ajabu

Kwa mambo mengine, chanzo hiki kinaonekana cha kawaida. Milipuko ina maumbo yaliyorefushwa, yenye sehemu nyingi, yanayoonekana mara nyingi katika vyanzo vinavyojirudia, na jinsi ishara yake inavyotawanywa na kupotoshwa na gesi inayopita ndani yake iko karibu na wastani wa vyanzo vya kujirudia vya CHIME. Hakuna galaksi mwenyeji iliyoweza kutambuliwa kwa uhakika, na utafutaji wa wenza wa miale ya gamma, eksirei, mwanga unaoonekana au redio ya kudumu haukupata kitu.

Nishati iliyotolewa ilikuwa ya kiasi: takriban sehemu moja ya milioni ya nishati ya sumaku iliyohifadhiwa katika magneta (magnetar) ya kawaida, nyota ya nyutroni yenye sumaku kali, hata ukichukua umbali wa chanzo kuwa wa juu kabisa ambao data inaruhusu.

Ni nini kinachoweza kuwaka na kuzimika hivyo?

Waandishi wanapima mawazo kadhaa, bila mshindi:

  • Pulsa za vipindi (intermittent pulsars), zinazozimika kwa muda mrefu. Moja iliyopatikana hivi karibuni katika Galaksi yetu, PSR J2109+50, ilionyesha hali yake angavu mara moja tu kwa mwezi, kwa takriban sekunde 90 — lakini ina mwangaza mdogo zaidi sana.
  • Milipuko ya magneta. Katika Galaksi yetu, magneta 1E 2259+586 ilifyatua zaidi ya milipuko 80 ya eksirei ndani ya saa nne baada ya miaka 5.6 ya utulivu. Hata hivyo, dhoruba ya dakika mbili imebanwa zaidi sana kuliko mfano wowote unaojulikana katika Galaksi.
  • Nyota mwenza, ambaye upepo wake au mzunguko wake ungefungua dirisha fupi la utoaji au la kuonekana.
  • Lenzi ya mvutano (lensing), ambapo bonge la maada hukuza kwa muda mfupi chanzo ambacho kwa kawaida ni hafifu mno.

Jamii iliyofichika

Kama vyanzo hivyo vya vipindi vipo, CHIME ndiyo mahali bora pa kuvipata, kutokana na uchunguzi wake wa kila siku wa anga pana. Muundo rahisi wa kitakwimu unapendekeza takriban 9 kati yake ndani ya uwezo wa CHIME — kwa kutokuwa na uhakika mkubwa sana, kuanzia 1 hadi zaidi ya 200 — na, katika hali bora kabisa, ugunduzi mmoja hadi minne zaidi katika muongo ujao. Baadhi ya milipuko inayoonekana kutokea mara moja tu huenda hata ikawa dhoruba zilizonaswa kwa sehemu tu. Darubini yenye usikivu kama FAST, ikielekezwa kwenye chanzo hiki wakati wa miaka yake ya utulivu, ingeweza kujaribu wazo hilo kwa kunasa milipuko hafifu zaidi.