تلسكوب Webb يعثر على المجرة المضيفة الصغيرة لأبعد انفجار راديوي سريع رُصد حتى الآن

حدّد علماء فلك يستخدمون تلسكوب جيمس Webb الفضائي، وهو مهمة مشتركة بين NASA وESA وCSA، المجرةَ التي صدر عنها FRB 20240304B، الذي تصفه NASA وESA ومرصد W. M. Keck بأنه أبعد انفجار راديوي سريع عُثر عليه حتى الآن. ووفقًا للبيانات الصحفية الثلاثة، نُشرت الدراسة، التي قادتها مانيشا كاليب من جامعة سيدني، في 8 أكتوبر في مجلة Science. والانفجارات الراديوية السريعة، التي اكتُشفت لأول مرة عام 2007، ومضاتٌ راديوية لا تدوم سوى ميلي ثوانٍ وتصل إلى الأرض من أقاصي الكون. ويُرصد معظمها مرة واحدة ولا يُرى ثانيةً أبدًا، ولا يزال سببها مجهولًا.

التقط فريق MeerTRAP الانفجار بواسطة التلسكوب الراديوي MeerKAT في جنوب أفريقيا يوم 4 مارس 2024، ومن هنا جاءت تسميته. وقد ألمحت البيانات الراديوية إلى مسافة بعيدة جدًا، لكن تأكيدها تطلّب العثور على المجرة التي جاء منها الانفجار. ورغم أن الموقع كان معروفًا بدقة، لم ترَ التلسكوبات الأرضية الكبيرة شيئًا هناك. ووفقًا لمرصد Keck، أمضى فريق بقيادة المؤلف المشارك ج. كزافييه بروشاسكا (جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز) ساعة واحدة في تصوير البقعة بأداة LRIS على تلسكوب Keck I، ولم يعثر على أي مجرة. وقال بروشاسكا إن الفريق خلص إلى أنه «إذا أردنا العثور على المصدر، كان علينا الذهاب إلى الفضاء».

ثم رصدت كاميرا NIRCam التابعة لـ Webb مجرةً في موقع الانفجار، وقاس مطيافها NIRSpec الانزياح الأحمر للمجرة عند 2.148، ما يضع الانفجار بعد 3 مليارات سنة فقط من الانفجار العظيم. ويقول مرصد Keck إن القياس اعتمد على الضوء المنبعث من الأكسجين والنيتروجين. وقد وقعت معظم الانفجارات الراديوية السريعة المسجلة حتى الآن بعد ذلك بمليارات السنين. كما تبيّن أن المجرة المضيفة غير عادية: فالمجرات المرتبطة بمثل هذه الانفجارات تكون عادةً ضخمة وتشكّل النجوم، أما هذه فمجرة قزمة صغيرة أقل كتلةً بنحو 1000 مرة مما توقعه الفريق، وإن كانت تشكّل النجوم بنشاط. وقد وُجدت في حقبة «الظهيرة الكونية»، وهي الحقبة التي بلغ فيها تشكّل النجوم في الكون ذروته، ويشير معدل تشكّل النجوم فيها إلى أن الجزء الأكبر من نجومها ربما يكون قد وُلد في غضون 30 مليون سنة فقط. وقال المؤلف المشارك بن ستابرز من جامعة مانشستر: «المجرة المضيفة تبرز بين عينة المجرات بأكملها التي لدينا».

وتقول البيانات الصحفية إن لذلك أهمية في الجدل حول كيفية نشوء هذه الانفجارات. إذ يرى أحد التفسيرات أنها تنتج عن اندماج نجمين نيوترونيين. ولأنه يُتوقع أن تحتاج مثل هذه الأزواج إلى مليارات السنين حتى تقترب من بعضها في مسار حلزوني وتندمج، فإن الانفجارات الناشئة بهذه الطريقة ينبغي أن تظهر أساسًا في مجرات أقدم ذات تجمعات نجمية متطورة. ويشير تفسير آخر إلى نجم مغناطيسي (ماغنيتار)، وهو نجم نيوتروني فتيّ شديد المغنطة يتخلّف عندما تنتهي حياة نجم ضخم بمستعر أعظم؛ ويمكنه أن يطلق انفجارات، على سبيل المثال عبر زلازل نجمية، من دون انتظار طويل، ما يضعها في مجرات فتية مثل هذه المجرة. وتقول ESA ومرصد Keck إن النتيجة تشير إلى أن النجوم المغناطيسية الفتية هي السبب المرجّح. وقالت كاليب: «يشير عملنا إلى أنه من غير المرجح جدًا أن يكون هذا الـ FRB قد نتج عن اندماج».

كما استُخدم الانفجار مسبارًا لاستكشاف الفضاء الذي يبدو فارغًا بين مجرته والأرض. ويشبّه بروشاسكا الانفجار الراديوي السريع بمصباح يدوي كوني تحمل إشارته سجلًا لكل ما تمر عبره، ما يتيح للفلكيين تتبّع مادة الشبكة الكونية التي تبقى غير مرئية بخلاف ذلك. وقد وجد الفريق في هذه الإشارة آثار بنيتين: عنقود مجري لم يكن معروفًا من قبل يبعد نحو 3.5 مليار سنة ضوئية عن الأرض، عند انزياح أحمر قدره 0.3، وعنقود العذراء القريب، الذي يبعد نحو 54 مليون سنة ضوئية. وبالنظر إلى المستقبل، يقدّر الباحثون أن MeerKAT قد يرصد ويحدد مواقع عدة انفجارات سنويًا عند انزياحات حمراء تتجاوز 1.0، أي العودة بالزمن أكثر من منتصف الطريق إلى بداية الكون. ويتوقعون أن ترفع المنشآت الراديوية الجديدة هذه الوتيرة، وأن يكون Webb أساسيًا لدراسة المجرات المضيفة لمثل هذه الانفجارات البعيدة.