สัญญาณวิทยุหมุนชั่วคราว
แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุแบบหมุน ( RRATs ) เป็นแหล่งกำเนิด คลื่นวิทยุที่มีความสว่างปานกลางและมีความยาวคลื่นสั้นซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2549 [ 1 ]เชื่อกันว่า RRATs เป็นพัลซาร์กล่าวคือดาวนิวตรอน ที่ มีสนามแม่เหล็ก หมุนอยู่ ซึ่งปล่อยคลื่นออกมาเป็นระยะๆ และ/หรือมีความแปรปรวนระหว่างพัลส์สูงกว่าพัลซาร์ส่วนใหญ่ที่รู้จักกัน คำจำกัดความของ RRAT คือ พัลซาร์ที่สามารถค้นพบได้ง่ายกว่าในการค้นหาพัลส์เดี่ยวที่สว่าง เมื่อเทียบกับการค้นหาในโดเมนฟูริเยร์ดังนั้น 'RRAT' จึงเป็นเพียงฉลาก (ของการค้นพบ) และไม่ได้แสดงถึงประเภทของวัตถุที่แตกต่างจากพัลซาร์ ณ เดือนมีนาคม 2558 มีรายงานมากกว่า 100 รายการ[ 2 ]
ลักษณะทั่วไป
พัลส์จาก RRAT มีระยะเวลาสั้นมาก โดยกินเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีพัลส์เหล่านี้เทียบได้กับพัลส์เดี่ยวที่สว่างที่สุดที่สังเกตได้จากพัลซาร์ที่มีความหนาแน่นฟลักซ์ไม่กี่Janskyที่ 1.4 GHz [ 1 ] แอนดรูว์ ไลน์นักดาราศาสตร์วิทยุผู้มีส่วนร่วมในการค้นพบ RRAT กล่าวว่า "คาดเดาว่ามีแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่สว่างกว่านี้เพียงไม่กี่สิบแหล่งบนท้องฟ้า" [ 3 ]ช่วงเวลาระหว่างการตรวจพบการระเบิดมีตั้งแต่ไม่กี่วินาที (หนึ่งช่วงเวลาพัลส์) ไปจนถึงหลายชั่วโมง ดังนั้นการปล่อยคลื่นวิทยุจาก RRAT จึงมักจะตรวจจับได้เพียงน้อยกว่าหนึ่งวินาทีต่อวัน[ 1 ]
การปล่อยคลื่นที่ไม่สม่ำเสมอจาก RRAT หมายความว่าโดยปกติแล้วจะไม่สามารถตรวจจับได้ในการค้นหาคาบเวลามาตรฐานที่ใช้เทคนิคฟูริเยร์ อย่างไรก็ตาม สามารถกำหนดคาบเวลาพื้นฐานใน RRAT ได้โดยการหาตัวหารร่วมมากที่สุดของช่วงเวลาระหว่างพัลส์ ซึ่งจะให้ค่าคาบเวลาสูงสุด แต่เมื่อกำหนดเวลาการมาถึงของพัลส์ได้หลายครั้งแล้ว คาบเวลาที่สั้นกว่า (ด้วยปัจจัยจำนวนเต็ม) อาจถือว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ทางสถิติ คาบเวลาที่กำหนดสำหรับ RRAT จึงอยู่ในช่วงประมาณ 1 วินาทีหรือนานกว่านั้น ซึ่งหมายความว่าพัลส์เหล่านั้นน่าจะมาจากดาวนิวตรอนที่หมุน และนำไปสู่ชื่อ "Rotating Radio Transient" (คลื่นวิทยุชั่วคราวที่หมุน) คาบเวลาที่พบใน RRAT บางตัวนั้นยาวกว่าในพัลซาร์วิทยุ ส่วนใหญ่ ซึ่งค่อนข้างเป็นไปตามที่คาดไว้สำหรับแหล่งกำเนิดที่ (ตามคำจำกัดความ) ถูกค้นพบในการค้นหาพัลส์แต่ละตัว การเฝ้าติดตาม RRAT ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเผยให้เห็นว่าพวกมันกำลังชะลอตัวลง สำหรับ RRAT ที่รู้จักบางส่วน อัตราการชะลอตัวนี้แม้จะน้อย แต่ก็มีขนาดใหญ่กว่าของพัลซาร์ทั่วไป และสอดคล้องกับของแมกเนตาร์มากกว่า[ 4 ]
ลักษณะ ของ ดาวนิวตรอนของ RRAT ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมเมื่อมี การสังเกตการณ์ รังสีเอกซ์ของRRAT J1819-1458 โดยใช้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเอ็กซ์เรย์ [ 5 ] ดาว นิวตรอนที่กำลังเย็นตัวลงจะมีอุณหภูมิประมาณ 1 ล้านเคลวินและปล่อยความร้อนออกมาที่ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ การวัดสเปกตรัมรังสีเอกซ์ทำให้สามารถกำหนดอุณหภูมิ ได้ โดยสมมติว่าเป็นการ ปล่อยความร้อนจากพื้นผิวของดาวนิวตรอน อุณหภูมิที่ได้สำหรับ RRAT J1819-1458 นั้นเย็นกว่าอุณหภูมิที่พบที่พื้นผิวของแมกเนตาร์มาก และบ่งชี้ว่าแม้จะมีคุณสมบัติบางอย่างร่วมกันระหว่าง RRAT และแมกเนตาร์ แต่พวกมันก็อยู่ในกลุ่มดาวนิวตรอนที่แตกต่างกัน พัลซาร์อื่นๆ ที่ระบุว่าเป็น RRAT ยังไม่ได้รับการตรวจพบในการสังเกตการณ์รังสีเอกซ์ อันที่จริงนี่เป็นการตรวจพบแหล่งกำเนิดเหล่านี้เพียงครั้งเดียวนอกย่านความถี่วิทยุ
การค้นพบ
หลังจากการค้นพบพัลซาร์ในปี 1967 การค้นหาพัลซาร์เพิ่มเติมอาศัยลักษณะสำคัญสองประการของพัลส์พัลซาร์เพื่อแยกแยะพัลซาร์ออกจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากสัญญาณวิทยุภาคพื้นดิน ประการแรกคือลักษณะเป็นคาบของพัลซาร์ โดยการค้นหาตามคาบผ่านข้อมูล "พัลซาร์จะถูกตรวจพบด้วยอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูงกว่ามาก" เมื่อเทียบกับการค้นหาพัลส์แต่ละพัลส์เพียงอย่างเดียว[ 6 ]ลักษณะสำคัญประการที่สองของสัญญาณพัลซาร์คือการกระจายความถี่ของพัลส์แต่ละพัลส์ เนื่องจากการพึ่งพาความถี่ของความเร็วเฟสของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางผ่าน ตัวกลาง ที่มีไอออนเนื่องจากตัวกลางระหว่างดาวมีส่วนประกอบของไอออน คลื่นที่เดินทางจากพัลซาร์มายังโลกจึงกระจายตัว ดังนั้นการสำรวจพัลซาร์จึงมุ่งเน้นไปที่การค้นหาคลื่นที่กระจายตัวด้วย ความสำคัญของการรวมกันของลักษณะทั้งสองนั้นมากจนในการประมวลผลข้อมูลเบื้องต้นจากParkes Multibeam Pulsar Survey ซึ่งเป็นการสำรวจพัลซาร์ที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน "ไม่มีการค้นหาที่ไวต่อพัลส์ที่กระจายตัวเดี่ยวรวมอยู่ด้วย" [ 6 ]
หลังจากการสำรวจเสร็จสิ้นลง การค้นหาพัลส์แบบกระจายเดี่ยวก็เริ่มต้นขึ้น พัลซาร์ประมาณหนึ่งในสี่ที่ตรวจพบแล้วจากการสำรวจนั้นพบได้จากการค้นหาพัลส์แบบกระจายเดี่ยว แต่มีแหล่งกำเนิดพัลส์แบบกระจายเดี่ยว 17 แหล่งที่ไม่คิดว่าจะเกี่ยวข้องกับพัลซาร์[ 6 ]ในระหว่างการสังเกตการณ์ติดตามผล พบว่าพัลซาร์บางส่วนเหล่านี้ถูกมองข้ามไปในการค้นหาคาบเวลา แต่มีแหล่งกำเนิด 11 แหล่งที่มีลักษณะเป็นพัลส์แบบกระจายเดี่ยว โดยมีช่วงเวลาที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างพัลส์ซึ่งกินเวลาตั้งแต่ไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมง[ 1 ]
ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2558 มีรายงานมากกว่า 100 รายการ โดยมีการวัดการกระจายตัวสูงถึง 764 cm −3 pc [ 2 ]
กลไกการเต้นของชีพจรที่เป็นไปได้
เพื่ออธิบายความไม่สม่ำเสมอของพัลส์ RRAT เราสังเกตว่าพัลซาร์ส่วนใหญ่ที่ถูกระบุว่าเป็น RRAT นั้นสอดคล้องกับพัลซาร์ที่มีการปล่อยรังสีพื้นฐานที่สม่ำเสมอซึ่งตรวจจับไม่ได้เนื่องจากความสว่างที่แท้จริงต่ำหรือระยะทางไกลของแหล่งกำเนิด อย่างไรก็ตาม สมมติว่าเมื่อเราไม่ตรวจพบพัลส์จากพัลซาร์เหล่านี้ แสดงว่าพวกมัน 'ปิด' จริงๆ ผู้เขียนหลายคนได้เสนอกลไกที่สามารถอธิบายการปล่อยรังสีแบบไม่สม่ำเสมอดังกล่าวได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อพัลซาร์ค่อยๆ สูญเสียพลังงาน พวกมันจะเข้าใกล้สิ่งที่เรียกว่า "หุบเขามรณะ" ของพัลซาร์ ซึ่งเป็นพื้นที่ทางทฤษฎีในพื้นที่คาบพัลซาร์-อนุพันธ์คาบซึ่งกลไกการปล่อยรังสีของพัลซาร์นั้นเชื่อว่าจะล้มเหลว แต่อาจกลายเป็นแบบไม่สม่ำเสมอเมื่อพัลซาร์เข้าใกล้บริเวณนี้ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าสิ่งนี้จะสอดคล้องกับพฤติกรรมบางอย่างของ RRAT [ 7 ]แต่ RRAT ที่มีคาบและอนุพันธ์คาบที่ทราบแล้วนั้นไม่ได้อยู่ใกล้บริเวณมรณะตามแบบแผน[ 6 ]ข้อเสนอแนะอีกประการหนึ่งคือดาวเคราะห์น้อยอาจก่อตัวขึ้นในเศษซากของซูเปอร์โนวาที่ก่อตัวเป็นดาวนิวตรอน และการตกของเศษซากเหล่านี้เข้าไปในกรวยแสงของ RRAT และพัลซาร์ประเภทอื่นๆ อาจทำให้เกิดพฤติกรรมที่ไม่สม่ำเสมอที่สังเกตได้[ 8 ]เนื่องจาก RRAT ส่วนใหญ่มีค่าการกระจายตัวสูงซึ่งบ่งชี้ถึงระยะทางที่ไกลกว่า เมื่อรวมกับคุณสมบัติการปล่อยรังสีที่คล้ายคลึงกัน RRAT บางส่วนอาจเกิดจากเกณฑ์การตรวจจับของกล้องโทรทรรศน์ อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ที่ RRAT จะมีกลไกการปล่อยรังสีที่คล้ายคลึงกับพัลซาร์ที่มีสิ่งที่เรียกว่า "พัลส์ยักษ์" ก็ไม่สามารถตัดทิ้งได้[ 9 ]การที่จะเข้าใจกลไกการปล่อยรังสีของ RRAT อย่างสมบูรณ์นั้น จำเป็นต้องสังเกตเศษซากที่อยู่รอบดาวนิวตรอนโดยตรง ซึ่งในปัจจุบันยังไม่สามารถทำได้ แต่อาจเป็นไปได้ในอนาคตด้วยSquare Kilometer Array อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการตรวจพบ RRAT มากขึ้นโดยหอดูดาว ต่างๆ เช่นหอดูดาวอาเรซิโบกล้องโทรทรรศน์กรีนแบงก์และหอดูดาวพาร์คส์ซึ่งเป็นสถานที่ที่ค้นพบ RRAT เป็นครั้งแรก ลักษณะบางอย่างของ RRAT อาจจะชัดเจนขึ้น
ดูเพิ่มเติม
- พัลซาร์ที่ขับเคลื่อนด้วยการสะสมมวล
- พัลซาร์รังสีเอกซ์ผิดปกติ
- การระเบิดคลื่นวิทยุความเร็วสูง — มีสสารมืดขนาดใหญ่ โดยบางส่วนได้รับการยืนยันแล้วว่าอยู่ในระยะทางระดับจักรวาล
- สัญญาณรบกวนวิทยุระยะยาว
- ตัวทวนสัญญาณแกมมาอ่อน
ลิงก์ภายนอก
- นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเล่นซ่อนแอบ
- พบดาวฤกษ์ชนิดใหม่ วารสาร Science and Americans ปี 2006