اختلالات در سیگنال‌های تپ‌اختری، نقص‌هایی در مدل‌های کهکشانی آشکار کرده و فرصت‌های جدیدی را برای درک بهتر کیهان و مطالعه امواج کیهانی فراهم می‌کند. پژوهشگران به‌تازگی با تحلیل الگوهای سیگنال‌های تپ‌اختری به تناقض‌هایی در مدل‌های موجود که تأثیر کهکشان بر سیگنال‌های تپ‌اختری را توضیح می‌دهند، پی برده‌اند. این یافته‌ها نه تنها دانش ما درباره جهان را عمیق‌تر می‌کند، بلکه توانایی ما برای مطالعه پدیده‌هایی مانند امواج گرانشی را نیز بهبود می‌بخشد.
پژوهشی پیشگامانه درباره سیگنال‌های تپ‌اختری
دکتر صوفیا شیخ از مؤسسه SETI، یک مطالعه برجسته را رهبری کرده است که به بررسی چگونگی اعوجاج سیگنال‌های تپ‌اختری (انتشارات ناشی از بقایای چرخان ستارگان عظیم) در هنگام عبور از فضا می‌پردازد. این تحقیق که در تاریخ 26 نوامبر در مجله اخترفیزیک منتشر شد، توسط گروهی از دانشجویان کارشناسی عضو باشگاه Pulsar Search Collaboratory در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا انجام شد. این باشگاه برای ترویج پژوهش در زمینه تپ‌اختری تأسیس شده است.
این باشگاه که توسط مورا مک‌لاکلین، رئیس و استاد برجسته فیزیک و نجوم در دانشگاه وست ویرجینیا ایجاد شده، دانش‌آموزان دبیرستانی و دانشجویان کارشناسی را در تحقیقات پیشرفته اخترفیزیکی مشارکت می‌دهد. مک‌لاکلین همچنین دسترسی به داده‌های آرشیوی رصدخانه آرسیبو را، که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت، تسهیل کرد.
تیم دانشجویی، این داده‌ها را تحلیل کرده و الگوهای تغییر سیگنال‌های تپ‌اختری هنگام عبور از محیط میان‌ستاره‌ای (ISM)، گاز و غباری که فضای میان ستارگان را پر کرده است، شناسایی کردند. آن‌ها پهنای باند تپش را برای 23 تپ‌اختر اندازه‌گیری کردند، از جمله شش تپ‌اختری که پیش‌تر مطالعه نشده بودند. در تقریباً تمام موارد، پهنای باند مشاهده‌شده بزرگ‌تر از آنچه مدل‌های رایج کهکشانی پیش‌بینی کرده بودند، بود. این یافته نشان می‌دهد که مدل‌های چگالی ISM نیاز به به‌روزرسانی دارند تا بهتر با داده‌های مشاهده‌شده تطابق یابند.
دکتر صوفیا شیخ، پژوهشگر مؤسسه SETI و نویسنده اصلی این تحقیق، گفت:
این کار ارزش داده‌های آرشیوی بزرگ را نشان می‌دهد؛ حتی سال‌ها پس از فروپاشی رصدخانه آرسیبو، داده‌های آن همچنان اطلاعات حیاتی‌ای را آشکار می‌کند که می‌تواند درک ما از کهکشان را گسترش داده و توانایی ما در مطالعه پدیده‌هایی مانند امواج گرانشی را بهبود بخشد.
فرآیند تپش میان‌ستاره‌ای
وقتی نور رادیویی از یک تپ‌اختر از محیط میان‌ستاره‌ای عبور می‌کند، در فرآیندی به نام تپش میان‌ستاره‌ای پراش‌گونه (DISS)، دچار اعوجاج می‌شود. فیزیکی که باعث شکست نور به الگوهایی در کف یک استخر شنا یا چشمک زدن ستارگان در آسمان شب می‌شود، در اینجا نیز عمل می‌کند. اما به جای آب یا هوا، این بار ابرهای ذرات باردار در فضا باعث می‌شوند که نور تپ‌اختری در طول زمان و فرکانس «چشمک» بزند.
پیشرفت در تحقیقات امواج گرانشی
همکاری‌هایی مانند مرکز مرزی فیزیک NANOGrav از تپ‌اخترها برای مطالعه پس‌زمینه امواج گرانشی استفاده می‌کنند که می‌تواند به پژوهشگران در درک جهان اولیه و منابع امواج گرانشی مانند جفت‌های سیاه‌چاله‌های فوق‌عظیم کمک کند. اندازه‌گیری‌های زمانی تپ‌اختری باید با دقت بسیار بالایی انجام شود تا بتوان پس‌زمینه امواج گرانشی را به درستی شناسایی کرد. یافته‌های این مطالعه می‌تواند مدل‌سازی اعوجاج‌های ناشی از تپش میان‌ستاره‌ای پراش‌گونه (DISS) را بهبود بخشیده و دقت اندازه‌گیری‌های زمانی تپ‌اختری در پروژه‌هایی مانند NANOGrav را افزایش دهد.
چالش‌های مدل‌سازی ساختارهای کهکشانی
با وجود اینکه مدل‌سازی ساختار راه شیری به طور دقیق همچنان چالش‌برانگیز است، این مطالعه نشان داد که مدل‌هایی که ساختارهای کهکشانی مانند بازوهای مارپیچی را در نظر می‌گیرند، بهتر با داده‌های DISS تطابق دارند. همچنین، این مطالعه نشان داد که مدل‌ها پهنای باند تپ‌اخترهایی را که در توسعه آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته بودند بهتر پیش‌بینی می‌کنند، اما در پیش‌بینی تپ‌اخترهای تازه‌کشف‌شده دقت کمتری داشتند. این مسئله محدودیت‌هایی را نشان می‌دهد که ضرورت به‌روزرسانی مداوم مدل‌های ساختار کهکشانی را تقویت می‌کند.
مسیرهای آینده در پژوهش‌های تپ‌اختری
این مطالعه آزمایشی، که بخشی از بررسی AO327 از داده‌های آرسیبو است، به‌عنوان پایه‌ای برای پژوهش‌های آینده درباره تپش میان‌ستاره‌ای و امواج گرانشی عمل می‌کند. تیم تحقیقاتی امیدوار است با گسترش این مطالعه به تپ‌اخترهای تازه‌کشف‌شده در مجموعه داده‌های AO327، مدل‌های چگالی ISM را برای پروژه‌هایی که آرایه‌های زمانی تپ‌اختری را مشاهده می‌کنند، مانند NANOGrav، بیشتر بهبود ببخشد.
منبع: Scitechdaily
