คลื่นวิทยุที่เร็วมากซึ่งไม่รู้จักปรากฏขึ้นอีกครั้งแบบเรียลไทม์

หอดูดาวอาเรซีโบในเปอร์โตริโกซึ่งทอดยาวหลายร้อยเมตรในเส้นรอบวงที่อ้าปากค้างเหลือรอยประทับที่ว่างอยู่บนพื้นผิวโลก ดูเหมือนจะให้รูปลักษณ์เดียวกันกับผู้ดูด้วยตานก เช่นเดียวกับหลุมอุกกาบาตของดวงจันทร์ที่ทำเพื่อดวงตามนุษย์เมื่อสังเกตจากโลก เมื่อพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก หอดูดาวอาเรซิโบจึงเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ไม่กี่ตัวที่พยายามปูทางไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพื้นที่นอกกาแลคซีซึ่งส่วนใหญ่ด้านซ้ายซึ่งไม่มีใครรู้จัก แม้ว่าหอดูดาว Parkes ในออสเตรเลียจะไม่กินพื้นที่ทางกายภาพมากนัก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 64 เมตร) ก็ได้รับความสนใจอย่างมากในหมู่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มาเกือบทศวรรษแล้ว 

สาเหตุส่วนใหญ่มาจากนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Duncan Lorimer ซึ่งเป็นหนึ่งในนักวิจัยดั้งเดิมที่หอดูดาว Parkes ที่ได้ค้นพบกิจกรรมอวกาศที่มีเอกลักษณ์และหายาก นั่นคือการระเบิดของวิทยุที่เร็วมากซึ่งมาจากระยะไกลและดังที่ข้อมูลแนะนำ สถานที่ห่างไกลมากนอกทางช้างเผือกของเราเอง

ทุกอย่างเริ่มต้นในปี พ.ศ. 2007 เมื่อลอริเมอร์และทีมงานของเขากำลังค้นหาบันทึกเก่าๆ ของข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์เมื่อปี พ.ศ. 2001 และตามโอกาส พวกเขาได้พบคลื่นวิทยุแบบสุ่มคลื่นเดี่ยวและรุนแรงมากคลื่นหนึ่งจากแหล่งที่ไม่รู้จัก คลื่นวิทยุเอกพจน์นี้ แม้จะกินเวลาเพียงเสี้ยววินาที แต่ก็พบว่าปล่อยพลังงานออกมามากกว่าดวงอาทิตย์ในหนึ่งล้านปี ความแปลกประหลาดของ FRB (การระเบิดของคลื่นวิทยุเร็ว) ดูเหมือนจะดึงดูดความสนใจมากขึ้นเมื่อทีมงานเริ่มศึกษาว่าเหตุการณ์อันทรงพลังและยาวนานระดับมิลลิวินาทีนี้มาจากไหน 

ด้วยการวัดผลข้างเคียงทางดาราศาสตร์ที่เรียกว่าการกระจายตัวของพลาสมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่กำหนดปริมาณอิเล็กตรอนที่คลื่นวิทยุสัมผัสกันตลอดเส้นทางสู่ชั้นบรรยากาศโลก พวกเขาระบุได้ว่าการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วเหล่านี้เดินทางมาจากนอกขอบเขต ของกาแล็กซีของเรา ที่จริงแล้ว การวัดการกระจายตัวบ่งชี้ว่าการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วที่สังเกตได้ในปี 2011 มีต้นกำเนิดมาจากห่างออกไปกว่าพันล้านปีแสง เพื่อให้เข้าใจตรงกัน กาแลคซีของเราเองมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 120,000 ปีแสงเท่านั้น คลื่นเหล่านี้มาจากที่ไกลออกไป 5.5 พันล้านปีแสง

การค้นพบครั้งนี้อาจดูน่าตื่นเต้นพอๆ กับชุมชนนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แต่การบันทึกการระเบิดของคลื่นวิทยุเร็วครั้งล่าสุดซึ่งตรวจพบอีกครั้งที่หอดูดาว Parkes ในออสเตรเลีย เริ่มที่จะเติมเต็มส่วนสำคัญอีกชิ้นให้กับปริศนานอกกาแลคซีนี้ ทีมงานในออสเตรเลียไม่เพียงแต่บันทึกการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วเพียง 10 ครั้งเท่านั้น (ตามที่เราทราบ) ในช่วง XNUMX ปีที่ผ่านมา แต่พวกเขาสามารถติดตามเหตุการณ์ดังกล่าวได้แบบเรียลไทม์ ทีมงานจึงสามารถแจ้งเตือนกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ทั่วโลกให้มุ่งความสนใจไปที่ส่วนที่ถูกต้องของท้องฟ้า และทำการสแกนย่อยเพื่อดูว่าสามารถตรวจจับความยาวคลื่นใด (ถ้ามี) ได้ 

จากการสังเกตเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ข้อมูลสำคัญที่อาจไม่ได้บอกเราอย่างแน่ชัดว่า FRB มาจากไหน แต่ได้ทำลายชื่อเสียงของสิ่งที่ไม่ใช่ บางคนอาจแย้งว่าการรู้ว่าสิ่งใดไม่สำคัญเท่ากับการรู้ว่าสิ่งนั้นคืออะไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณกำลังเผชิญกับสสารมืดที่อาจเป็นไปได้ เนื่องจากมีผู้รู้เกี่ยวกับหัวข้อนี้น้อยกว่าคณะอื่นๆ ในอวกาศมาก

เมื่อขาดความรู้อย่างมาก ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ทั้งที่ฟังดูสมเหตุสมผลและไร้สาระก็ย่อมเกิดขึ้น กรณีดังกล่าวเกิดขึ้นกับการระเบิดของคลื่นวิทยุลึกลับ โดย Lorimer คาดการณ์ว่าสถานการณ์จะแพร่ขยายออกไปในทศวรรษหน้าเท่านั้น โดยระบุว่า "จะมีทฤษฎีมากกว่าการระเบิดที่บุคคลตรวจพบมาสักระยะหนึ่งแล้ว" 

เขาเคยได้ยินมาว่าสนับสนุนการคาดเดาว่าการระเบิดเหล่านี้อาจเป็นสัญญาณของสติปัญญาจากนอกโลกด้วยซ้ำ Duncan Lorimer นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่เป็นผู้นำทีมที่หอดูดาว Parkes และผู้ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตาม FRB นับตั้งแต่นั้นมา เคยได้ยินว่าคลื่นเหล่านี้อาจเป็นผลมาจากการที่ชาวอังคารที่เป็นมิตรบางคนพยายามทักทายยามเช้าว่า 'สวัสดี' จากกาแล็กซีอันไกลโพ้นบางแห่ง Lorimer อ้างในระหว่างการให้สัมภาษณ์กับ NPR โดยกล่าวว่า "มีการพูดคุยกันในวรรณกรรมเกี่ยวกับลายเซ็นจากอารยธรรมนอกโลก" แม้ว่าเขาจะยังไม่ได้ยืนยันว่าเขาสนับสนุนข้อกล่าวหาเหล่านี้อย่างเต็มที่หรือไม่ 

ในความเป็นจริง ชุมชนวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ดูเหมือนจะลังเลเล็กน้อยที่จะให้น้ำหนักใดๆ กับการคาดเดาเหล่านี้หรือการคาดเดาใดๆ ก็ตามที่เป็นแบบนั้น ทฤษฎีที่ไม่มีข้อพิสูจน์ใดๆ

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะมีทฤษฎีใดๆ ที่จะโต้แย้ง FRB ที่ Lorimer รวบรวมจากข้อมูลในปี 2001 เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางโดยนักวิทยาศาสตร์ (จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้) ว่ามีสาเหตุและตำแหน่งที่ใกล้เคียงกับภูมิประเทศในท้องถิ่นมากกว่าและมีความแปลกใหม่น้อยกว่าด้วยซ้ำ ในแหล่งกำเนิด ขณะที่ลอริเมอร์และทีมงานของเขาได้รวบรวม FRB หนึ่งตัวอย่างจากข้อมูลในปี 2011 ของพวกเขา แต่ไม่มีบันทึกอื่นใดของคลื่นวิทยุเหล่านี้ที่ถูกสร้างขึ้นจากภายในชุดข้อมูลของหอดูดาว Parkes หรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่มีความคิดเหมือนกันทั่วโลก และเนื่องจากเป็นที่รู้กันว่านักวิทยาศาสตร์ไม่เชื่ออย่างยิ่งต่อรายงานหรือการศึกษาใด ๆ ที่สร้างขึ้นโดยไม่มีการยืนยันจากบุคคลที่สาม การระเบิดของ Lorimer จึงถูกตัดออกไปว่าเป็นความบังเอิญของเทคโนโลยีที่ตรวจพบมันครั้งแรก ความสงสัยนี้ดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นก็ต่อเมื่อในปี 2013 กล้องโทรทรรศน์พาร์กส์ตรวจพบการระเบิดอีกสี่ครั้ง แต่คราวนี้ FRB แสดงลักษณะที่ทำให้เกิดความคล้ายคลึงกันที่น่าอึดอัดอย่างมากกับการรบกวนทางวิทยุที่ทราบกันว่ามีต้นกำเนิดจากภาคพื้นดิน: เพอริตัน

นักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปได้จากการวัดการกระจายตัวของการระเบิดของ Lorimer ในระดับสูงว่ามาจากพื้นที่ทางดาราศาสตร์ วิทยาศาสตร์ทางเทคนิคที่อยู่เบื้องหลังการวัดนี้ ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดคลื่นเหล่านี้จึงถูกเข้าใจผิดว่าเป็นเพอริตัน จริงๆ แล้วค่อนข้างง่าย ยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากพลาสมามากเท่าใด พลาสมาก็จะยิ่งมีปฏิกิริยากับ (เช่น ไอออนที่มีประจุ) มากขึ้นเท่านั้น ซึ่งบ่อยครั้งส่งผลให้เกิดสเปกตรัมที่กระจัดกระจาย ซึ่งหมายความว่าความถี่ที่ช้ากว่าจะมาถึงหลังจากความถี่ที่เร็วกว่า ช่องว่างระหว่างเวลาที่มาถึงมักจะระบุแหล่งกำเนิดที่อยู่ภายในหรือภายนอกขอบเขตกาแลคซีของเรา สเปกตรัมการกระจายตัวประเภทนี้โดยทั่วไปจะไม่เกิดขึ้นกับวัตถุที่พบในกาแลคซีของเรา ยกเว้นในกรณีปกติของเพอริตัน แม้ว่าจะเป็นการเยาะเย้ยพฤติกรรมของแหล่งกำเนิดที่มาจากอวกาศนอกกาแลคซี แต่จริงๆ แล้วเพอริตันนั้นมีต้นกำเนิดจากโลก และเช่นเดียวกับการระเบิดของลอริเมอร์ มีเพียงหอดูดาวพาร์กส์เท่านั้นที่สังเกตการณ์ได้ 

ตอนนี้คุณสามารถเริ่มเห็นว่านักวิทยาศาสตร์ที่เดิมเสนอแหล่งที่มาของ FRB ว่ามีต้นกำเนิดจากสวรรค์เริ่มที่จะถูกยกเลิกด้วยเทคโนโลยีของพวกเขาเอง ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดง่ายๆ ที่สามารถนำมาประกอบกับการขาดความหลากหลายภายในกลุ่มตัวอย่างของพวกเขาเท่านั้น ผู้ไม่เชื่อและผู้ปฏิเสธศรัทธาเริ่มลังเลมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างรวดเร็วเกี่ยวกับการให้สถานะนอกกาแล็กซีของคลื่นเหล่านี้ มากเท่ากับเหตุการณ์พิเศษ จนกระทั่งพวกเขาได้รับการยืนยันการพบเห็นคลื่นเหล่านี้จากกล้องโทรทรรศน์อื่นในตำแหน่งที่แยกจากกัน ลอริเมอร์ยังตกลงด้วยว่าการค้นพบของเขาจะไม่ได้รับความถูกต้องตามกฎหมายทางวิทยาศาสตร์ตามที่ชุมชนต้องการ จนกว่าจะมีการบันทึกการยืนยันจากหอสังเกตการณ์อื่นโดยใช้ "กลุ่มต่างๆ [และ] อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน"

ในเดือนพฤศจิกายน ปี 2012 คำอธิษฐานอย่างสิ้นหวังของ Lorimer และนักวิจัยคนอื่นๆ ที่เชื่อว่า FRB เหล่านี้มาจากนอกกาแล็กซีของเราได้รับคำตอบแล้ว FRB12110 ซึ่งเป็นคลื่นวิทยุระเบิดเร็วชนิดเดียวกันที่มีรายงานในออสเตรเลีย ถูกตรวจพบที่หอดูดาวอาเรซิโบในเปอร์โตริโก ระยะห่างระหว่างเปอร์โตริโกและออสเตรเลีย - ประมาณ 17,000 กิโลเมตร - เป็นเพียงพื้นที่ประเภทหนึ่งที่นักวิจัยหวังว่าจะวางไว้ระหว่างการพบเห็น FRB ตอนนี้พวกเขาสามารถยืนยันได้ว่าความยาวคลื่นของมนุษย์ต่างดาวเหล่านี้ไม่ใช่ความผิดปกติของกล้องโทรทรรศน์ Parkes หรือตำแหน่งของกล้องโทรทรรศน์

ตอนนี้ FRB เหล่านี้ได้พิสูจน์ความถูกต้องตามกฎหมายในการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการหาคำตอบว่าการระเบิดเหล่านี้จริงๆ แล้วเกิดจากอะไร และอะไรเป็นสาเหตุของการระเบิดดังกล่าว การทดสอบที่กล้องโทรทรรศน์ SWIFT ยืนยันว่ามีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ 2 แห่งปรากฏอยู่ในทิศทางของ FRB แต่นอกเหนือจากนั้น ไม่พบความยาวคลื่นอื่นใด ด้วยการไม่ตรวจจับกิจกรรมประเภทอื่นใดในสเปกตรัมของความยาวคลื่นอื่น นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถแยกทฤษฎีที่โต้แย้งอื่นๆ จำนวนมากออกจากการพิจารณาว่าเป็นคำอธิบายที่ถูกต้องสำหรับต้นกำเนิดของ FRB 

นอกจากไม่สังเกตการระเบิดเหล่านี้ในช่วงความยาวคลื่นอื่นๆ แล้ว พวกเขายังค้นพบว่า FRB มีโพลาไรซ์แบบวงกลมแทนที่จะเป็นเส้นตรง ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันจะต้องอยู่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังอยู่ด้วย ด้วยกระบวนการกำจัด นักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งแหล่งที่มาที่เป็นไปได้ของการระเบิดเหล่านี้ได้เป็นสามประเภท: หลุมดำที่ยุบ (ปัจจุบันเรียกว่าสายฟ้าแลบ) เปลวยักษ์ที่เกิดจากแมกนีทาร์ (ดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กสูง) หรือพวกมัน เป็นผลจากการชนกันระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำ ทั้งสามทฤษฎีมีศักยภาพที่จะถูกต้อง ณ จุดนี้ เนื่องจากข้อมูลที่เราไม่ทราบเกี่ยวกับการระเบิดอันทรงพลังเหล่านี้ยังคงมีค่ามากกว่าความรู้ที่เราจัดทำรายการไว้