مختبر الصور المفاهيمية التابع لمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
لقد حير العلماء منذ أن التقطت العديد من أجهزة الكشف الفضائية انفجارًا قويًا لأشعة جاما (GRP) في أكتوبر 2022، وهو انفجار نشيط للغاية لدرجة أن علماء الفلك أطلقوا عليه اسم القارب (الألمع على الإطلاق). قام فريق دولي من علماء الفلك الآن بتحليل ذروة طاقة غير عادية اكتشفها تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي التابع لناسا، وخلص إلى أنها طيف انبعاث. ورقة جديدة نشرت في مجلة العلوم. وفقًا للمؤلفين، يعد هذا أول خط انبعاث عالي الثقة خلال 50 عامًا من دراسة انفجارات أشعة جاما.
كما ذكرنا سابقًا، فإن انفجارات أشعة جاما هي انفجارات عالية الطاقة للغاية في المجرات البعيدة والتي تستمر من ميلي ثانية واحدة إلى عدة ساعات. هناك فئتان من انفجارات أشعة جاما. معظمها (70%) عبارة عن رشقات نارية طويلة تدوم أكثر من ثانيتين، وغالبًا ما تكون ذات إضاءة خلفية ساطعة. وترتبط هذه عادةً بالمجرات ذات التكوين السريع للنجوم. يفترض علماء الفلك أن الانفجارات الطويلة ترتبط بموت النجوم الضخمة لتكوين نجم نيوتروني أو ثقب أسود (أو، بدلا من ذلك، مغناطيسي حديث التكوين). سينتج الثقب الأسود الصغير نفاثات من جسيمات نشطة للغاية تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، والتي ستخترق بقايا النجم السلف وتنبعث منها الأشعة السينية وأشعة جاما.
تعتبر انفجارات أشعة جاما التي تدوم أقل من ثانيتين (حوالي 30 بالمائة) انفجارات قصيرة، وعادة ما تنبعث من مناطق ذات تكوين نجمي صغير جدًا. ويعتقد علماء الفلك أن انفجارات أشعة جاما هذه هي نتيجة اندماج نجمين نيوترونيين أو نجم نيوتروني اندماج مع ثقب أسود. وكانت تلك الفرضية تم تأكيده في عام 2017 عندما التقط تعاون LIGO إشارة موجة الجاذبية لاندماج نجمين نيوترونيين، مصحوبة بانفجارات قوية من أشعة جاما المرتبطة بالكيلونوفا.
العديد من الأوراق تم نشرها تقرير بنتائج تحليل جميع البيانات الرصدية للعام الماضي. وأكدت هذه النتائج أن GRB 221009A كان بالفعل القارب، الذي بدا لامعًا بشكل خاص لأن نفاثته الضيقة كانت موجهة مباشرة نحو الأرض. لكن التحليلات المختلفة أسفرت عن عدة نتائج مفاجئة حيرت علماء الفلك. والأهم من ذلك، كان من المفترض أن يحدث مستعر أعظم بعد أسابيع قليلة من الانفجار الأولي، لكن علماء الفلك لم يعثروا عليه، ربما لأنه كان خافتًا للغاية، كما أن سحب الغبار الكثيفة في ذلك الجزء من السماء أدت إلى تعتيم الضوء القادم.
في وقت سابق من هذا العام، أكد علماء الفلك أن BOAT جاء من مستعر أعظم، وذلك بفضل بصمات العناصر الرئيسية مثل الكالسيوم والأكسجين التي يمكن إرجاعها إلى المستعر الأعظم. ومع ذلك، لم يتمكنوا من العثور على دليل على العناصر الثقيلة المتوقعة مثل البلاتين والذهب، مما يضع حدًا للسؤال الذي طال أمده حول أصل هذه العناصر في الكون. وقد يكون القارب مميزًا في هذا الصدد؛ المزيد من البيانات سوف تخبرنا بالمزيد.
“اعطتني قشعريرة”
بعد دقائق من انفجار المكوك، سجل جهاز رصد انفجارات أشعة جاما التابع لفيرمي ذروة طاقة غير عادية. ويقول العلماء الآن إن هذه الميزة هي أول خط انبعاث عالي الثقة منذ 50 عامًا من دراسة انفجارات أشعة جاما.
من المحتمل أن يكون خط الانبعاث الطيفي المكتشف حديثًا ناتجًا عن اصطدام المادة والمادة المضادة، وفقًا للمؤلفين، مما ينتج عنه زوج من أشعة جاما ينزاح نحو اللون الأزرق نحو طاقات أعلى، كما نرى التدفق. يعد وجود الانبعاث الطيفي المرتبط بـ GRB أمرًا مهمًا لأنه يمكن أن يسلط الضوء على المواد الكيميائية المحددة المشاركة في التفاعلات. كانت هناك دراسات سابقة تشير إلى مصادر محتملة لخطوط الامتصاص أو الانبعاث في انفجارات أشعة غاما الأخرى، ولكن من المرجح عمومًا أن تكون ضوضاء إحصائية.
لكن هذا ليس هو الحال مع هذه النتيجة الأخيرة، وفقًا للمؤلف المشارك أوم شاران سلفيا في مختبر INAF-Brera في ميلانو، إيطاليا. أضاف ذلك إن احتمالات أن يصبح هذا تقلبًا إحصائيًا هي “أقل من فرصة في نصف مليار”. زميلته والمؤلفة المشاركة في INAF، ماريا إدويج رافاسيو، هو قال ذلك عندما رأت الإشارة لأول مرة، “لقد أصابتني بالقشعريرة”.
لماذا استغرق علماء الفلك وقتا طويلا لاكتشاف ذلك؟ عندما انفجر BOAT لأول مرة في عام 2022، قام بتشبع معظم أجهزة كشف أشعة جاما الفضائية، بما في ذلك تلسكوب فيرمي الفضائي، مما جعل من المستحيل قياس الجزء الأكثر كثافة من الانفجار. لم يظهر خط الانبعاث إلا بعد خمس دقائق من الانفجار عندما خفت بدرجة كافية ليتمكن فيرمي من قياسه. استمر الانبعاث الطيفي حوالي 40 ثانية ووصل إلى ذروة طاقة تبلغ حوالي 12 ميجا إلكترون فولت، مقارنة بـ 2 أو 3 ميجا بايت للضوء المرئي، وفقًا للمؤلفين.
العلوم، 2024. DOI: 10.1126/science.adj3638 (حول معرفات الهوية الرقمية).
