แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุดาราศาสตร์
แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุทางดาราศาสตร์คือวัตถุในอวกาศที่ปล่อยคลื่นวิทยุ ที่มีความเข้มสูง การปล่อยคลื่นวิทยุมาจากแหล่งกำเนิดที่หลากหลาย วัตถุเหล่านี้จัดเป็นกระบวนการทางฟิสิกส์ที่รุนแรงและมีพลังงานสูงที่สุดในจักรวาล
ประวัติศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1932 คาร์ล แจนสกีนักฟิสิกส์และวิศวกรวิทยุ ชาวอเมริกัน ตรวจพบคลื่นวิทยุที่มาจากแหล่งที่ไม่รู้จักในใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกแจนสกี กำลังศึกษาต้นกำเนิดของการรบกวนความถี่วิทยุให้กับห้องปฏิบัติการเบลล์เขาพบ "...สัญญาณรบกวนแบบเสียงฟู่คงที่ที่มีต้นกำเนิดที่ไม่ทราบที่มา" ซึ่งในที่สุดเขาก็สรุปได้ว่ามีต้นกำเนิดจากนอกโลก นี่เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบคลื่นวิทยุจากอวกาศ[ 1 ]การสำรวจท้องฟ้าด้วยคลื่นวิทยุครั้งแรกดำเนินการโดยโกรเต เรเบอร์และเสร็จสมบูรณ์ในปี ค.ศ. 1941 ในช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1970 พบว่าดาวบางดวงในกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ โดยหนึ่งในนั้นที่แรงที่สุดคือดาวคู่MWC 349 ที่มี เอกลักษณ์เฉพาะ [ 2 ]
แหล่งที่มา: ระบบสุริยะ
พระอาทิตย์
เนื่องจากดวงอาทิตย์ เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุด จึงเป็นแหล่งกำเนิดรังสีที่สว่างที่สุดในความถี่ส่วนใหญ่ ไปจนถึงสเปกตรัมวิทยุที่ 300 MHz (ความยาวคลื่น 1 เมตร) เมื่อดวงอาทิตย์สงบเสียงรบกวนพื้นหลังของกาแล็กซีจะเด่นกว่าในความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ในระหว่างพายุแม่เหล็กโลกดวงอาทิตย์จะเด่นกว่าแม้ในความถี่ต่ำเหล่านี้[ 3 ]
ดาวพฤหัสบดี

การสั่นของอิเล็กตรอนที่ถูกกักอยู่ใน สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีทำให้เกิดสัญญาณวิทยุที่แรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านความถี่เดซิเมตร
สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีเป็นสาเหตุของการปล่อยคลื่นวิทยุอย่างรุนแรงจากบริเวณขั้วโลกของดาวเคราะห์ กิจกรรมภูเขาไฟบนดวงจันทร์ไอโอ ของดาวพฤหัสบดี จะปล่อยก๊าซเข้าไปในสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี ทำให้เกิดวงแหวนของอนุภาครอบดาวเคราะห์ เมื่อไอโอเคลื่อนที่ผ่านวงแหวนนี้ ปฏิสัมพันธ์จะสร้างคลื่นอัลฟ์เวนที่นำพาอนุภาคไอออนไปยังบริเวณขั้วโลกของดาวพฤหัสบดี ส่งผลให้เกิดคลื่นวิทยุผ่านกลไกไซโคลตรอน มาเซอร์ และพลังงานจะถูกส่งออกไปตามพื้นผิวรูปกรวย เมื่อโลกตัดกับกรวยนี้ การปล่อยคลื่นวิทยุจากดาวพฤหัสบดีอาจเกินกว่าการปล่อยคลื่นวิทยุจากดวงอาทิตย์[ 4 ]
แกนีมีด

ในปี 2021 สำนักข่าวรายงานว่านักวิทยาศาสตร์จากยานอวกาศจูโนซึ่งโคจรรอบดาวพฤหัสบดีตั้งแต่ปี 2016 ตรวจพบ สัญญาณวิทยุ FMจากดวงจันทร์แกนีมีด ณ ตำแหน่งที่เส้นสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์เชื่อมต่อกับเส้นสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์ ตามรายงานระบุว่าสัญญาณเหล่านี้เกิดจากความไม่เสถียรของไซโคลตรอนมาเซอร์และคล้ายกับทั้ง สัญญาณ WiFiและการปล่อยคลื่นวิทยุของดาวพฤหัสบดี[ 5 ] [ 6 ]มีการเผยแพร่การศึกษาเกี่ยวกับการปล่อยคลื่นวิทยุในเดือนกันยายน 2020 [ 7 ]แต่ไม่ได้อธิบายว่าเป็นสัญญาณ FM หรือคล้ายกับสัญญาณ WiFi
แหล่งที่มา: กาแล็กติก
ศูนย์กลางกาแล็กซี
ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุแห่งแรกที่ถูกตรวจพบ บริเวณนี้ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุหลายแหล่ง รวมถึงSagittarius Aซึ่งเป็นบริเวณแคบๆ รอบหลุมดำมวลมหาศาล Sagittarius A*และตัวหลุมดำเอง เมื่อเกิดการปะทุจานสะสมมวลรอบหลุมดำมวลมหาศาลจะส่องสว่างขึ้น ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยคลื่นวิทยุ
ในช่วงทศวรรษ 2000 มีการตรวจพบ Galactic Center Radio Transients (GCRTs) สามรายการ ได้แก่ GCRT J1746–2757, GCRT J1745–3009 และ GCRT J1742–3001 [ 8 ]นอกจากนี้ ASKAP J173608.2-321635 ซึ่งตรวจพบหกครั้งในปี 2020 อาจเป็น GCRT รายการที่สี่[ 9 ] [ 8 ]
- บริเวณรอบศูนย์กลางกาแล็กซี
ในปี 2021 นักดาราศาสตร์รายงานการตรวจพบคลื่นวิทยุเป็นช่วงๆ ที่มีโพลาไรซ์แบบวงกลมสูงผิดปกติจากบริเวณใกล้ศูนย์กลางกาแล็กซี ซึ่งแหล่งกำเนิดที่ยัง ไม่สามารถระบุได้ อาจเป็นตัวแทนของวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทใหม่ ซึ่ง GCRT ยังไม่สามารถ "อธิบายการสังเกตการณ์ได้อย่างสมบูรณ์" [ 10 ] [ 11 ] [ 8 ]
ซากซูเปอร์โนวา
ซากซูเปอร์โนวามักแสดงการปล่อยคลื่นวิทยุแบบกระจาย ตัวอย่างเช่นแคสซิโอเปีย เอซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุนอกระบบสุริยะที่สว่างที่สุดในท้องฟ้า และเนบิวลาปู
ดาวนิวตรอน
พัลซาร์

บางครั้งซูเปอร์โนวาจะทิ้งดาวนิวตรอน ที่มีความหนาแน่นสูงและหมุน อยู่เรียกว่าพัลซาร์พวกมันปล่อยลำแสงอนุภาคที่มีประจุซึ่งปล่อยรังสีซินโครตรอนในช่วงคลื่นวิทยุ ตัวอย่างเช่นพัลซาร์ปูซึ่งเป็นพัลซาร์ดวงแรกที่ถูกค้นพบ พัลซาร์และควาซาร์ (แกนกลางที่มีความหนาแน่นสูงของกาแล็กซีที่อยู่ไกลมาก) ต่างก็ถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์วิทยุ ในปี 2003 นักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุพาร์คส์ ได้ค้นพบพัลซาร์สองดวงที่โคจรรอบกัน ซึ่งเป็นระบบดังกล่าวระบบแรกที่รู้จัก
แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุหมุนวน (RRAT)
วัตถุวิทยุหมุนวนชั่วคราว (RRATs) เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่ถูกค้นพบในปี 2549 โดยทีมงานที่นำโดยMaura McLaughlinจากหอดูดาว Jodrell Bankที่มหาวิทยาลัยแมนเช สเตอร์ ในสหราชอาณาจักร เชื่อกันว่า RRATs ผลิตการปล่อยคลื่นวิทยุซึ่งยากต่อการระบุตำแหน่งเนื่องจากลักษณะชั่วคราว[ 12 ]ความพยายามในช่วงแรกสามารถตรวจจับการปล่อยคลื่นวิทยุ (บางครั้งเรียกว่าแสงวาบ RRAT ) [ 13 ]ได้น้อยกว่าหนึ่งวินาทีต่อวัน และเช่นเดียวกับสัญญาณระเบิดเดี่ยวอื่นๆ ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการแยกแยะออกจากสัญญาณรบกวนวิทยุจากภาคพื้นดิน การคำนวณแบบกระจายและการใช้อัลกอริทึม Astropulse อาจช่วยในการตรวจจับ RRATs ได้มากขึ้น
บริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์
คลื่นวิทยุความถี่สั้นถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุล ที่ซับซ้อนในกลุ่ม ก๊าซหนาแน่นซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์
กาแล็กซีเกลียวประกอบด้วยเมฆของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่เป็นกลาง ซึ่งปล่อยคลื่นวิทยุ ความถี่วิทยุของโมเลกุลทั้งสองนี้ถูกนำมาใช้ในการทำแผนที่ส่วนใหญ่ของกาแล็กซีทางช้างเผือก[ 14 ]
แหล่งที่มา: นอกกาแล็กซี
กาแล็กซีวิทยุ
กาแล็กซีหลายแห่งปล่อยคลื่นวิทยุออกมาอย่างแรง เรียกว่ากาแล็กซีวิทยุ กาแล็กซีวิทยุที่มีชื่อเสียงโดดเด่นบางแห่ง ได้แก่เซนทอรัส เอและ เม สซิเยร์ 87
ควาซาร์ (ย่อมาจาก "แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุคล้ายดาวฤกษ์") เป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุแบบจุดกลุ่มแรกที่ถูกค้นพบการเลื่อนไปทางแดง อย่างมากของควาซาร์ ทำให้เราสรุปได้ว่าพวกมันคือแกนกลางกาแล็กซีที่กำลังทำงานอยู่ ซึ่งเชื่อกันว่าได้รับพลังงานจากหลุมดำแกนกลางกาแล็กซีที่กำลังทำงานอยู่จะมีลำอนุภาคประจุไฟฟ้าที่ปล่อยรังสีซินโครตรอน ออกมา ตัวอย่างหนึ่งคือ3C 273ซึ่งเป็นควาซาร์ที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าเมื่อมองด้วยตาเปล่า
กลุ่มกาแล็กซีที่รวมตัวกันมักแสดงการปล่อยคลื่นวิทยุแบบกระจาย[ 15 ]
พื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล
พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลคือรังสีพื้นหลังของวัตถุดำ ที่หลงเหลือมาจากบิ๊กแบง (การขยายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อประมาณ 13.8 พันล้านปีก่อน[ 16 ] ซึ่งเป็น จุดเริ่มต้นของจักรวาล
พัลส์นอกกาแล็กซี - การระเบิดคลื่นวิทยุความเร็วสูง
ดร.ลอริเมอร์และคณะได้วิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจจากคลังข้อมูลและพบการระเบิดแบบกระจายตัว 30 จานสกีซึ่งมีระยะเวลาน้อยกว่า 5 มิลลิวินาที ตั้งอยู่ที่ระยะ 3° จากเมฆแมเจลแลนเล็กพวกเขารายงานว่าคุณสมบัติของการระเบิดนั้นขัดแย้งกับการเชื่อมโยงทางกายภาพกับกาแล็กซีของเราหรือเมฆแมเจลแลนเล็ก ในบทความล่าสุด พวกเขาโต้แย้งว่าแบบจำลองปัจจุบันสำหรับปริมาณอิเล็กตรอนอิสระในจักรวาลบ่งชี้ว่าการระเบิดนั้นอยู่ห่างออกไปน้อยกว่า 1 กิกะพาร์เซกข้อเท็จจริงที่ว่าไม่พบการระเบิดเพิ่มเติมอีกใน 90 ชั่วโมงของการสังเกตการณ์เพิ่มเติมบ่งชี้ว่ามันเป็นเหตุการณ์เดี่ยว เช่น ซูเปอร์โนวาหรือการรวมตัว (ฟิวชั่น) ของวัตถุสัมพัทธภาพ[ 17 ]มีการแนะนำว่าเหตุการณ์ที่คล้ายกันหลายร้อยเหตุการณ์อาจเกิดขึ้นทุกวัน และหากตรวจพบ อาจทำหน้าที่เป็นเครื่องมือสำรวจจักรวาลวิทยา การสำรวจพัลซาร์วิทยุ เช่น Astropulse-SETI@home นำเสนอโอกาสหนึ่งในไม่กี่ครั้งในการตรวจสอบท้องฟ้าวิทยุสำหรับเหตุการณ์แบบระเบิดฉับพลันที่มีระยะเวลาเป็นมิลลิวินาที[ 18 ]เนื่องจากปรากฏการณ์ที่สังเกตได้มีลักษณะแยกเดี่ยว ลักษณะของแหล่งกำเนิดจึงยังคงเป็นการคาดเดา ความเป็นไปได้ ได้แก่ การชนกันระหว่างหลุมดำกับดาวนิวตรอนการชนกันระหว่างดาวนิวตรอนกับดาวนิวตรอน การชนกันระหว่างหลุมดำกับหลุมดำ หรือปรากฏการณ์บางอย่างที่ยังไม่ได้พิจารณา
ในปี 2010 มีรายงานใหม่เกี่ยวกับพัลส์ที่คล้ายกัน 16 ครั้งจากกล้องโทรทรรศน์ Parkes ซึ่งมีต้นกำเนิดจากโลกอย่างชัดเจน[ 19 ]แต่ในปี 2013 มีการระบุแหล่งกำเนิดพัลส์ 4 แหล่งที่สนับสนุนความเป็นไปได้ของประชากรพัลส์นอกกาแล็กซีที่แท้จริง[ 20 ]
คลื่นเหล่านี้เรียกว่าการระเบิดคลื่นวิทยุเร็ว (FRBs) การระเบิดครั้งแรกที่สังเกตพบนั้นเป็นที่รู้จักกันในชื่อการระเบิดลอริเมอร์ บลิทซาร์เป็นหนึ่งในคำอธิบายที่ถูกเสนอขึ้นมาเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้
แหล่งที่มา: ยังไม่พบ
หลุมดำดึกดำบรรพ์
ตามแบบจำลองบิ๊กแบง ในช่วงเวลาแรกๆ หลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ ความดันและอุณหภูมิสูงมาก ภายใต้สภาวะเช่นนี้ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความหนาแน่นของสสารอาจส่งผลให้เกิดบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงมากพอที่จะสร้างหลุมดำได้ แม้ว่าบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงส่วนใหญ่จะถูกกระจายไปอย่างรวดเร็วโดยการขยายตัวของจักรวาล แต่หลุมดำดั้งเดิมจะคงอยู่และมีเสถียรภาพมาจนถึงปัจจุบัน
เป้าหมายหนึ่งของAstropulseคือการตรวจจับหลุมดำขนาดเล็กที่คาดการณ์ไว้ซึ่งอาจระเหยไปเนื่องจาก " รังสีฮอว์คิง " หลุมดำขนาดเล็กดังกล่าวถูกคาดการณ์ไว้[ 21 ]ว่าถูกสร้างขึ้นในช่วงบิ๊กแบง ซึ่งแตกต่างจากหลุมดำที่รู้จักในปัจจุบันมาร์ติน รีส์ได้ตั้งทฤษฎีว่าหลุมดำที่ระเบิดผ่านรังสีฮอว์คิงอาจสร้างสัญญาณที่ตรวจจับได้ในคลื่นวิทยุ โครงการ Astropulse หวังว่าการระเหยนี้จะสร้างคลื่นวิทยุที่ Astropulse สามารถตรวจจับได้ การระเหยจะไม่สร้างคลื่นวิทยุโดยตรง แต่จะสร้างลูกไฟที่ขยายตัวของรังสีแกมมาและอนุภาคพลังงานสูง ลูกไฟนี้จะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กโดยรอบ ผลักออกไปและสร้างคลื่นวิทยุ[ 22 ]
อีที
การค้นหาครั้งก่อนๆ โดยโครงการ "ค้นหาปัญญาต่างดาว" (SETI) ต่างๆ เริ่มต้นด้วยโครงการ Ozmaได้มองหาการสื่อสารจากสิ่งมีชีวิตนอกโลกในรูปแบบของสัญญาณแถบความถี่แคบ คล้ายกับสถานีวิทยุของเราเอง โครงการ Astropulseโต้แย้งว่า เนื่องจากเราไม่รู้เลยว่าสิ่งมีชีวิตนอกโลกอาจสื่อสารกันอย่างไร การค้นหาแบบนี้อาจจะแคบไปหน่อย ดังนั้น การสำรวจ Astropulse จึงสามารถมองได้ว่าเป็นส่วนเสริมของการสำรวจ SETI@home แบบแถบความถี่แคบ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการค้นหาปรากฏการณ์ทางกายภาพ
ปรากฏการณ์อื่นๆ ที่ยังไม่ถูกค้นพบ
ดร. โจเซฟ ลาซิโอ นักดาราศาสตร์ของ NRL อธิบายถึงการค้นพบแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่มีกำลังแรงในปี 2548 ว่า[ 23 ] “น่าทึ่งมาก แม้ว่าท้องฟ้าจะเต็มไปด้วยวัตถุชั่วคราวที่ปล่อยคลื่นรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมา แต่ก็มีการศึกษาน้อยมากเกี่ยวกับคลื่นวิทยุที่พุ่งออกมา ซึ่งมักจะเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าสำหรับวัตถุทางดาราศาสตร์” การใช้อัลกอริทึมการลดการกระจายตัวแบบสอดคล้องและพลังการคำนวณที่เครือข่าย SETI จัดหาให้ อาจนำไปสู่การค้นพบปรากฏการณ์ที่ไม่เคยค้นพบมาก่อน