מדענים גילו כי פיצוצי אנרגיה מסתוריים הנקראים פרצי רדיו מהירים (FRBs) עשויים להיווצר כאשר אסטרואידים מתנגשים בכוכבים מתים צפופים במיוחד הנקראים כוכבי נויטרונים. התנגשות כזו משחררת מספיק אנרגיה כדי לספק את צרכי הכוח של האנושות למשך 100 מיליון שנה!
FRBsהם פולסים חולפים של
גלי רדיושיכול להימשך בין שבריר של אלפית שנייה לכמה שניות. בתקופה זו, FRB יכול לשחרר את אותה כמות אנרגיה שהוא ייקח
השמשמספר ימים להקרין.
ה-FRB הראשון נצפה ב-2007, ומאז, פיצוצי האנרגיה הללו שמרו על הילת המסתורין שלהם מכיוון שהם זוהו לעתים רחוקות עד 2017. זו הייתה השנה שבה ניסוי מיפוי עוצמת המימן הקנדי (צִלצוּל) נכנס לאינטרנט והחל לגלות תגליות FRB תכופות.
"FRBs עד כה מתנגדים להסבר, עם למעלה מ-50 השערות פוטנציאליות מהיכן הם מגיעים - ספרנו!" ראש הצוות והמדען מאוניברסיטת טורונטו, דנג פאם, אמר ל-Space.com.
הקשר האפשרי בין FRBs והטיחה בכוכבי נויטרונים, הוצעה בעבר. מחקר חדש זה של פאם ועמיתיו מחזק עוד יותר את הקשר הזה.
"זה ידוע כבר שנים רבות שאסטרואידים ושביטים פוגעים
כוכבי נויטרוניםיכול לגרום לאותות דמויי FRB, אבל עד עכשיו, לא היה ברור אם זה קרה לעתים קרובות מספיק ברחבי היקום כדי להסביר את הקצב שבו אנו צופים ב-FRB מתרחשים", אמר פאם. "הראינו שאובייקטים בין-כוכביים (ISOs), מחקר שלא נחקר. מחלקה של אסטרואידים ושביטים שנחשבים נוכחים בין כוכבים בגלקסיות ברחבי היקום, עשויה להיות מרובת מספיק כדי שהפגיעה שלהם בכוכבי נויטרונים תוכל להסביר FRBs!"
פאם הוסיף כי המחקר של הצוות הראה גם שמאפיינים צפויים אחרים של השפעות אלו תואמות לתצפיות על FRBs כגון משך הזמן, האנרגיות והקצב שבו הן מתרחשות במהלך
השאלה היא: למרות שפגיעות אסטרואיד יכולות להיות הרסניות (פשוט שאל את
דינוזאורים), איך הם יכולים לשחרר את אותה כמות אנרגיה שלכוכב לוקח ימים להקרין?
כוכבים קיצוניים פירושם פיצוצים קיצוניים
כוכבי ניוטרונים נוצרים כאשר כוכבים מסיביים מתים וליבתם קורסת, ויוצרים גופים צפופים עם מסת השמש, דחוסים רק ברוחב שאינו גדול מהעיר הממוצעת על פני כדור הארץ.
התוצאה היא שריד כוכבי בעל תכונות קיצוניות, כמו החומר הצפוף ביותר ביקום הידוע (כפית אחת תשקול 10 מיליון טון אם יובאה לכדור הארץ) ושדות מגנטיים שהם החזקים ביקום, חזקים פי טריליוני מונים משל כדור הארץ. מגנטוספירה.
"כוכבי ניוטרונים הם מקומות קיצוניים, כאשר מעל מסת השמש נדחסים לכדור בקוטר של כ-12 מייל (20 ק"מ), מה שנותן להם כמה משדות הכבידה והמגנטים החזקים ביותר ביקום", חבר הצוות והאסטרופיזיקאי מאוניברסיטת אוקספורד מתיו הופקינס אמר ל-Space.com. "משמעות הדבר היא שכמות עצומה של אנרגיה פוטנציאלית משתחררת כאשר אסטרואיד או שביט נופל על אחד, בצורה של הבזק של גלי רדיו בהיר מספיק כדי להיראות על פני היקום."
אז על כמה אנרגיה אנחנו מדברים כאן? כדי לשקול זאת, בואו נחליף אסטרואיד במשהו מתוק יותר.
לְפִי
מרכז הטיסה גודארד של נאס"א, אם יופל מרשמלו בגודל נורמלי אל פני השטח של כוכב נויטרונים, השפעת הכבידה של הכוכב המת היא כה גדולה שהטיפול היה מואץ למהירויות של מיליוני מיילים לשעה. כלומר כאשר המרשמלו פוגע בכוכב הנייטרונים, ההתנגשות משחררת את האנרגיה המקבילה לפיצוץ בו-זמני של אלף פצצות מימן!
כמות האנרגיה המדויקת שמפיצה של כוכב האסטרואיד/נייטרונים משחרר תלויה בכמה גורמים.
"האנרגיה המשתחררת תלויה בגודל האסטרואיד ובעוצמת השדה המגנטי בכוכב הנייטרונים, שניהם יכולים להשתנות בהרבה, במספר סדרי גודל", הוסיף הופקינס. "בשביל
אסטרואיד בקוטר 0.62 מייל (1 ק"מ).וכוכב נויטרונים עם עוצמת שדה מגנטי על פני השטח של מעל טריליון אחד מעוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ, אנו מחשבים את האנרגיה המשתחררת להיות בערך 10^29 ג'ול (זה 10 ואחריו 28 אפסים).
"זהו מספר עצום, בערך פי מאה מיליון מכל האנרגיה שבה משתמשת האנושות כולה במשך שנה!"
ברור שאסטרואידים המתנפלים על כוכבי נויטרונים יכולים לשחרר מספיק אנרגיה כדי להסביר FRBs, אבל האם התנגשויות אלה תכופות מספיק כדי להסביר תצפיות FRB?
האם האסטרואיד יכול "לתקוף" כוכבי נויטרונים כדי ליצור FRBs חוזרים?
אסטרונומים זיהו FRBs מכל רחבי השמים, כאשר כמה מדענים מעריכים כי10,000 FRBsיכול להתרחש בנקודות אקראיות בשמיים מעל כדור הארץ בכל יום. אם הצוות הזה צודק, זה הרבה התנגשויות בין כוכבי נויטרונים ואסטרואידים.
סלעים בין-כוכביים בהחלט נמצאים בשפע מספיק באזורלתת את הדעת על שיעור זה; יש בערך 10^27 (10 ואחריהם 26 אפסים) בגלקסיה שלנו בלבד. אבל באיזו תדירות הם נתקלים בכוכב נויטרונים?
"ההתנגשות בין כוכב נויטרונים אחד לבין עצם בין כוכבי היא נדירה. אנו מעריכים שהיא בערך התנגשות אחת כל 10 מיליון שנים ב-," אמר פאם. "עם זאת, יש הרבה כוכבי נויטרונים בגלקסיה, ויש הרבה גלקסיות! ביחד, אנו מוצאים שקצב ההתנגשות של כוכבים-בין-כוכבים של נויטרונים ביקום דומה לקצבי FRB הנצפים כיום."
בנוסף, החוקר ציין כי מספר כוכבי נויטרונים ועצמים בין-כוכביים גדל לאורך חיי היקום. המשמעות היא שקצב כוכבי נויטרונים והתנגשויות עצמים בין-כוכביים אמור גם לעלות לאורך זמן קוסמי.
"אם המודל הזה נכון, אז עלינו לראות את שיעורי ה-FRB גדלים ככל שהיקום מזדקן", אמר פאם. "זו נותרה שאלת מחקר פתוחה שיכולה להפיק תועלת מתצפיות נוספות!"
גם אם התיאוריה הזו נכונה, היא לא עונה על הכל לגבי FRBs. זה בעיקר בגלל שיש שני סוגים של התקיעות אנרגטית של גלי רדיו.
עד כה, דיברנו על FRBs חד-פעמיים. עם זאת, יש גםFRBs חוזריםשנדלק יותר מפעם אחת. האם פלישת אסטרואידים יכולה גם להסביר FRBs חוזרים?
"אנו מוצאים שהמודל הזה לא יכול להסביר חזרות על FRBs כי כוכב נויטרונים המתנגש בסלע בין כוכבי הוא אירוע נדיר ואקראי", הסביר הופקינס. "נדיר שכוכב נויטרונים בודד מתנגש עם עצם בין-כוכבי. לשם השוואה, FRB חוזרים מתרחשים בדרך כלל בקצב מהיר הרבה יותר, כאשר חלקם נצפו במהירות כמו שני התפרצויות בשעה!"
מחקר קודם העלה שאם אירוע חד פעמי של FRB נגרמת מהתנגשויות בין כוכב נויטרונים לאסטרואיד, אזי FRB חוזרים יכולים לייצג את הכוכבים המתים האלה שמתנגשים עם חגורת אסטרואידים, כמו זה אצלנובֵּיןו
"יש עדיין כמה ויכוחים סביב הרעיון הזה, במיוחד על כמה צפופים שדות הפסולת האלה חייבים להיות. התרחיש הזה הוא מעבר למה שחשבנו במודל שלנו, שהוא כוכבי נויטרונים שמתנגשים בעצמים בין-כוכביים", אמר פאם. "דרושות תצפיות נוספות כדי להבין את מנגנוני הפליטה של FRBs ומקורותיהם."
פאם והופקינס הצביעו על כך ששיעורי ההתנגשות של כוכב נייטרונים בין כוכבי לעצם יהיו תלויים בסוגי הגלקסיות, כגון, שבו הם מתרחשים. פירוש הדבר שאסטרונומים יצטרכו לצפות בעוד FRBs ולעקוב אחריהם בחזרה לגלקסיות המארחות כדי לקבוע איזה סוג של גלקסיות קשור הכי הרבה לפיצוציות האנרגיה הללו.
"הבנת האבולוציה של שיעורי FRB לאורך זמן קוסמי יכולה גם לעזור לנו להבין יותר על המודל הזה", הוסיף Pham. "תצפיות נוספות ב-FRB יכולות גם להציב יותר מגבלות על מידת האנרגיה של האירועים הללו, מה שיודיע לנו על האופן שבו נפלטים FRBs." צוות המחקר אמר ל-Space.com שזה ייעשה עם פרויקטי תצפית של FRB, כגוןצִלצוּל, מצפה המימן הקנדי וגלאי רדיו-חולף (CHORD), ו-Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP).
"עבודות נוספות כדי להגביל את כמות הגלקסיות המאוכלסות בעצמים בין-כוכביים גם יתנו לנו מידע טוב יותר על התדירות שבה כוכבי נויטרונים יכולים להתנגש בעצמים אלה ביקום", סיכם פאם.
תוצאות הצוות התקבלו לפרסום ב- Astrophysical Journal. גרסה מוקדמת של נייר הצוות זמינה באתר המאגרarXiv.
פורסם במקור בSpace.com.
