خب، بذارین براتون یه داستان باحال و شگفت‌انگیز از دنیای نجوم تعریف کنم که هم باهوش می‌شین، هم مات و مبهوت! همه چیز با یه کشف عجیب و غریب تو اوایل سال ۲۰۲۴ شروع شد؛ وقتی یه دانشجوی دکتری به اسم ویشوانگی شاه تو دانشگاه مک‌گیل و گروهش داشتن داده‌های یه آزمایش کانادایی رو بررسی می‌کردن که یهو به یه چیز غیرمنتظره برخورد کردن: یه پالس رادیویی سریع یا همون Fast Radio Burst که به اختصار بهش میگن FRB.
FRB اصلاً چی هست؟ FRBها پالس‌های خیلی کوتاه و پرانرژی موج رادیویی هستن که یهویی از فضای دور سر و کله‌شون پیدا میشه و خیلی سریع هم غیب میشن، معمولاً فقط چند میلی‌ثانیه طول می‌کشه! البته اگه بخوام ساده‌تر بگم، FRB مثل این می‌مونه که توی تاریکی مطلق یه نور قوی بزنه و بلافاصله خاموش بشه.
داستان از اینجا جالب میشه که این FRB از لبه یه کهکشان مُرده فرستاده شده بود؛ کهکشان مُرده یعنی جایی که دیگه ستاره جدید توش متولد نمیشه، فضای خالی و سوت و کور! ولی خب، این منطقه باید ساکت می‌بود، نه اینکه اینقدر سروصدا کنه و موج انرژی بترکونه! گروه تحقیق با خودشون گفتن نکنه تو کدنویسی‌مون اشتباهی کردیم؟ ولی نه؛ همه چی صحیح بود. این یعنی یا ما یه چیز عجیب کشف کردیم یا مدل‌هامون درباره جهان باید اصلاح بشه!
حالا چرا این موضوع انقدر اهمیت داره؟ برگردیم به یه معمای قدیمی که بهش میگن “مسئله باریون‌های گمشده”. باریون‌ها، ذرات زیراتمی مثل پروتون و نوترون هستن که کلیه ماده معمولی مثل ماها، سیارات، ستاره‌ها و هرچی که دیده میشه ازش ساخته شدن (البته باریون یه عالمه دیگه ذره عجیب غریبم داره ولی بیشترش پروتون و نوترونن). طبق مدل بیگ‌بنگ، یه چیزی حدود ۵٪ جهان باید باریون باشه، یعنی ماده معمولی. اما دانشمندا هرچی وانمود کردن، فقط حدود ۷۰٪ از این مقدار پیش‌بینی‌شده رو تو کهکشان‌ها و ستاره‌ها پیدا کردن! انگار یهو یه عالمه از ماده معمولی رفته زیر تخت قایم شده!
خب حالا FRBها قراره این معما رو حل کنن. وقتی یه FRB مسافت خیلی زیادی رو تو فضا طی می‌کنه و به ما می‌رسه، سرعتش به خاطر برخورد با باریون‌های بین راه یکم کم میشه (در اصطلاح بهش میگن اندازه‌گیری پخش یا Dispersion Measure). نکته باحال اینه که باریون‌ها روی FRB اثر می‌ذارن، اما ماده تاریک یا Dark Matter (ماده‌ای که نمیشه دیدش و با نور واکنش نشون نمی‌ده اما جاذبه داره) و انرژی تاریک Dark Energy کاری به کارش ندارن. پس با تست کردن سرعت و بسامد FRBها میشه رد ماده معمولیِ قایم‌شده رو گرفت!
اصلاً FRBها چطوری کشف شدن؟ سال ۲۰۰۷ یه اخترشناس به اسم دانکن لوریمر بطور تصادفی تو داده‌های تلسکوپ رادیویی یه انفجار خیلی عجیب پیدا کرد که کمتر از ۵ میلی‌ثانیه طول کشید و اسمش شد اولین FRB.
تا همین اواخر، دانشمندا فکر می‌کردن این FRBها از ستاره‌های مغناطیسی جوان به اسم مگنتار (Magnetar یعنی ستاره نوترونی خیلی فشرده و با میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی) میاد. ولی کشفیات جدید مثل همین FRB از کهکشان مرده نشون میده قضیه می‌تونه خیلی پیچیده‌تر باشه؛ شاید مگنتارهای پیر هم بتونن FRB بدن یا حتی ترکیب شدن ستاره‌ها و شکل‌گیری مگنتار جدید باعثش بشه. خلاصه، حدس و گمان‌ها زیاده!
استفاده علمی اصلی FRBها اینه که انگار چراغ‌قوه‌هایی هستن که وسط تاریکی جهان خاموش و روشن میشن و بهمون کمک می‌کنن بفهمیم تو فضای بین کهکشان‌ها چی می‌گذره. مثلاً کشف شاه نشون داد که میشه مقدار ماده گمشده رو با FRBها پیدا کرد و مدل ۵٪ ماده معمولی دوباره تایید شد؛ حتی سال ۲۰۲۵، محقق‌ها با بررسی همین FRBها نشون دادن که حدود ۷۶٪ باریون‌ها تو فضای بین‌کهکشانی پخش و پلا هستن—نوعی شبکه کیهانی از باریون‌ها! باقی باریون‌ها هم یه جاهای دیگه دارن خوش می‌گذرونن.
حالا چرا این موضوع اینجوری مهمه؟ چون مدل رشد کهکشان‌ها، نحوه رفتار سیاه‌چاله‌های بزرگ، و حتی شکل‌گیری ستاره‌ها به همین باریون‌ها بستگی داره. مثلاً اگه دانشمندا بفهمن باریون‌ها دور سیاه‌چاله‌های مرکزی کهکشان‌ها چطور توزیع شدن، می‌تونن پیش‌بینی کنن که چرا بعضی کهکشان‌ها رشدشون عجیب و غریب میشه.
ولی یه ایراد هست: فعلاً فقط جای حدود ۵۰ تا FRB با دقت پیدا شده، ولی دانشمندا هزاران FRB دیده‌ان. برای اینکه بتونن واقعاً یه “گوگل مپ کیهانی” از ماده معمولی بسازن، به صدها یا بهتر بگم، هزاران لوکیشن درست از منشأ FRBها نیاز دارن. هرچی بیشتر، قابل اعتمادتر!
پس همکاری‌های بزرگی مثِ پروژه چایم (CHIME) تو کانادا و آنتن‌کشی وسیع Deep Synoptic Array 2000 تو نوادا آمریکا دارن انجام میشه که بتونه هر سال منشأ هزاران FRB رو پیدا کنه. اینطوری، شاید تا یکی دو دهه آینده بتونیم یه نقشه سه‌بعدی و کامل از توزیع باریون‌ها تو جهان بسازیم؛ چیزی مثل گوگل‌مپ برای عالم!
در کل، ماجراجوییِ کشف باریون‌های قایم‌شده با FRBها تازه شروع شده و هر کشف جدید می‌تونه کلی برامون از معماهای جهان برداره. اگه عاشق اینجور داستانای علمی هستی، همیشه اخبار این حوزه رو دنبال کن—آینده از همین جا تغییر می‌کنه!
منبع: +
