يعيد علماء الفلك التفكير فيما نعرفه عن انفجارات أشعة جاما الكيلونوفا الجديدة

قبل عام ، اكتشف علماء الفلك انفجارًا قويًا لأشعة غاما (GRB) استمر قرابة دقيقتين يسمى GRB 211211A. الآن هذا الحدث الاستثنائي يقلب الافتراض السائد منذ فترة طويلة بأن GRBs الطويلة هي توقيع فريد لنجم ضخم يتحول إلى مستعر أعظم. وبدلاً من ذلك ، حدد فريقان مستقلان من العلماء المصدر على أنه “”.كيلونوفا، “الناجمة عن اندماج نجمين نيوترونيين ، خطوة ورقة جديدة نُشر في مجلة Nature. نظرًا لأنه كان يُعتقد أن عمليات اندماج النجوم النيوترونية تنتج GPRs قصيرة فقط ، فإن اكتشاف حدث هجين يتضمن كيلونوفا مع GPR طويل أمر مثير للدهشة.

“هذا الاكتشاف يحطم فكرتنا القياسية عن انفجارات أشعة جاما” قال المحرر المشارك إيف شاسهـ ، باحث ما بعد الدكتوراة في مختبر لوس ألاموس الوطني. “لم يعد بإمكاننا افتراض أن جميع الدفقات قصيرة الأمد تأتي من اندماجات النجوم النيوترونية ، في حين أن الانفجارات طويلة الأمد تأتي من المستعرات الأعظمية. نحن ندرك الآن أن تصنيف انفجارات أشعة غاما أمر صعب للغاية. هذه النتيجة تدفع فهمنا لأشعة غاما تنفجر إلى أقصى حد “.

كما فعلنا ذكرت في وقت سابق، انفجارات أشعة جاما هي انفجارات عالية الطاقة تدوم من مجرد ملي ثانية إلى ساعات في المجرات البعيدة. أولاً انفجارات أشعة جاما لوحظ في أواخر الستينيات ، بفضل البدء فيلا أقمار أمريكا. كان الغرض منها هو الكشف عن تواقيع أشعة غاما لتجارب الأسلحة النووية في أعقاب معاهدة حظر التجارب النووية لعام 1963 مع الاتحاد السوفيتي. خشيت الولايات المتحدة من أن السوفييت كانوا يجرون تجارب نووية سرية في انتهاك للمعاهدة. في يوليو 1967 ، التقط اثنان من هذه الأقمار الصناعية موجة من أشعة جاما ، وهي إشارة لتجربة نووية.

قبل بضعة أشهر ، ظهرت العديد من الكاشفات الفضائية أ انفجار قوي لأشعة جاما بالمرور عبر نظامنا الشمسي ، يرسل علماء الفلك حول العالم لتدريب تلسكوباتهم على ذلك الجزء من السماء لجمع معلومات حيوية حول الحدث ووهجه اللاحق. أطلق عليه اسم GRB 221009A ، وهو أقوى انفجار لأشعة غاما تم تسجيله على الإطلاق وقد يكون “صرخة ولادة” لثقب أسود جديد.

هناك نوعان من انفجارات أشعة جاما: قصيرة وطويلة. تدوم GRBs الكلاسيكية قصيرة المدة أقل من ثانيتين وكان يُعتقد سابقًا أنها تحدث فقط من اندماج كائنين كثيفين للغاية ، مثل النجوم الثنائية النيوترونية. تدوم GRBs الطويلة في أي مكان من بضع دقائق إلى عدة ساعات ويُعتقد أنها تحدث عندما يتحول نجم ضخم إلى مستعر أعظم.

اكتشف علماء الفلك في تلسكوبات فيرمي وسويفت في وقت واحد انفجار أشعة غاما الأخير في ديسمبر الماضي ، محددين موقع المجرة بدقة. أحذية. سمح هذا التحديد السريع للتلسكوبات الأخرى في جميع أنحاء العالم بتوجيه انتباههم إلى المجال ، وبالتالي التقاط كيلونوفا في مراحله الأولى. لقد كان قريبًا بشكل ملحوظ من انفجار أشعة غاما: حوالي 1 مليار سنة ضوئية من الأرض ، مقارنة بحوالي 6 مليارات سنة لمتوسط ​​انفجار أشعة غاما المكتشف حتى الآن. (سافر الضوء حوالي 13 مليار سنة من أبعد مسافة تم تسجيلها من GRP حتى الآن).

“إنه شيء لم نشهده من قبل”. قال المؤلف المشارك سيمون ديشيارا، عالم فلك في جامعة ولاية بنسلفانيا وعضو في فريق SWIFT. “لم يكن مرتبطًا بمستعر أعظم ، موت نجم ضخم ، لأنه كان قريبًا جدًا. لقد كانت إشارة بصرية مختلفة تمامًا ، انفجار النجوم النيوترونية المتصادمة المرتبطة بالكيلونوفا.

عندما يبدأ نجمان نيوترونيان ثنائيان بالدوران في دوامة موتهما ، فإنهما يرسلان موجات جاذبية قوية وينزعان المواد الغنية بالنيوترونات من بعضهما البعض. ثم تصطدم النجوم وتندمج مكونة سحابة ساخنة من الحطام تتوهج بضوء ذي أطوال موجية عديدة. يعتقد علماء الفلك أن الحطام الغني بالنيوترونات هو ما ينتج الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء للكيلونوفا – أكثر إشراقًا في الأشعة تحت الحمراء منه في الطيف المرئي ، وهو توقيع فريد لمثل هذا الحدث يبدو أنه ناتج عن عناصر أثقل تحجب الضوء المرئي. يمر عبر الأشعة تحت الحمراء.

كان هذا التوقيع هو الذي كشف عنه التحليل اللاحق لـ GRB211211A. نظرًا لأن الاضمحلال اللاحق لدمج نجم نيوتروني أدى إلى إنشاء عناصر أثقل مثل الذهب والبلاتين ، أصبح لدى علماء الفلك الآن طريقة جديدة لدراسة كيفية تشكل هذه العناصر الأثقل في كوننا.

منذ سنوات عديدة ، الراحل عالم الفيزياء الفلكية نيل جيرلز اقترح أن اندماج النجوم النيوترونية يمكن أن ينتج دفقات طويلة من أشعة جاما. يبدو من المناسب أن المرصد السريع التابع لوكالة ناسا ، الذي سمي على شرفه ، كان له دور أساسي في اكتشاف GRB 211211A وأول دليل مباشر على هذا الارتباط.

“هذا الاكتشاف هو تذكير صارخ بأن الكون لم يتم اكتشافه بالكامل.” قال المؤلف المشارك جيليان روستينجاد، شهادة دكتوراه. طالب في جامعة نورث وسترن. “غالبًا ما يعتبر علماء الفلك أنه من المسلم به أنه يمكنهم تحديد أصل GRBs من خلال المدة التي تستغرقها ، لكن هذا الاكتشاف يظهر أن هناك الكثير الذي يجب فهمه حول هذه الأحداث المذهلة.”

DOI: Nature ، 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (حول DOIs)