أول انفجار شعاعي جاما 'يتيم' يكشف عن نظرة ثاقبة للانفجارات النجمية القوية

فن انفجار أشعة جاما

تصور فنان لانفجار أشعة جاما. إذا كانت نفاثاتها لا تشير إلى الأرض ، فقد لا يتم اكتشاف إشارة GRB ، لكن تفاعلها مع الغبار والغاز من حولها قد يكشف عن وجودها. (رصيد الصورة: بيل ساكستون ، NRAO / AUI / NSF)



منذ حوالي 25 عامًا ، مزق انفجار قوي نجمًا ، وأطلق موجة من أشعة جاما القوية بعيدًا عن الأرض. لأول مرة ، حدد علماء الفلك البقايا الشبحية للانفجار دون اكتشاف الانفجار نفسه ، وهو ما يسمى انفجار أشعة غاما اليتيم (GRB). يساعد الكائن الجديد في توفير نظرة ثاقبة لفئة نادرة من الانفجارات النجمية.



انفجارات أشعة جاما هي انفجارات هائلة تحزم الكثير من الطاقة في بضع ثوان. لم ير علماء الفلك سوى عدد قليل منهم ، على الرغم من حقيقة أنهم يضيئون السماء باستمرار. تنتج الطاقة الناتجة عن الانفجارات شعاعين نشطين عند القطبين النجميين. إذا كانت هذه الحزم لا تشير إلى الأرض - ويقدر العلماء أن 1 من كل 100 يفعل ذلك - فإنها تظل غير مرئية للتلسكوبات.

حتى لو ظل الانفجار غير مرئي إلى الأبد ، يجب أن تكون آثاره مرئية من الأرض ، وفقًا لـ بيان عن الملاحظات الجديدة من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي. من خلال التمشيط خلال عقود من الملاحظات المؤرشفة ، اكتشف فريق من علماء الفلك موجة الصدمة من انفجار أولي عندما اصطدمت الطائرات بالغاز المحيط بالنجم الأصلي.



وقال كيسي لو ، الباحث في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، في البيان: 'هذا مثير ، وليس فقط لأنه ربما يكون أول GRB يتيم يتم اكتشافه'. لو هو المؤلف الأول على الورقة الذي أعلن عن الإشارة الجديدة ، والتي يمكن أن تساعد في الإجابة على الأسئلة المعلقة حول الانفجارات التي تولد الرشقات والأشياء التي خلفتها.

'[الإشارة] هي أيضًا أقدم GRB موضعية جيدًا ، والفترة الزمنية الطويلة التي تمت ملاحظتها خلالها تعني أنها يمكن أن تعطينا معلومات جديدة قيّمة حول شفق GRB ،' قال لو.

الرمية في الظلام

تطلق انفجارات أشعة جاما كمية مجنونة من الإشعاع ، بقدر ما تنتجها الشمس أكثر من 10 مليارات سنة ، في أي مكان من بضعة أجزاء من الألف من الثانية إلى بضع مئات من الثواني. تبقى أصولهم لغزا.



وفقًا لإحدى النظريات ، نجم واحد ضخم أو زوج من الأجسام النجمية الضخمة الضخمة أو مدمجة النجوم النيوترونية تندمج لتكوين نجم كثيف ممغنط للغاية وسريع الدوران يعرف باسم النجم المغناطيسي. تتفاعل النفاثات الناتجة مع الغاز والغبار حول النجم الدوار ، مما يخلق موجة صدمة تعمل على تسخين الغاز. يشع التوهج الناتج طاقة الراديو في جميع الاتجاهات. كان اصطدام زوج من النجوم النيوترونية مرتبطًا بموجات الجاذبية في عام 2017 مرتبطًا أيضًا بـ GRB.

لكن هذه المرة ، الانفجار لا يمكن رؤيته في أي مكان.

'هذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها أي شخص من التقاط دوي الصوت من انفجار GRB غير مرئي' ، هذا ما قاله المؤلف المشارك بريان جينسلر ، الباحث في جامعة تورنتو ، قال في بيان من تلك الجامعة. في الماضي ، كان الناس إما قد شاهدوا الانفجار ثم شاهدوا الانفجار ، أو في مناسبة أو اثنتين شاهدوا الانفجار ثم نظروا إلى الوراء واستعادوا الانفجار بعد وقوعه. لكن هنا رأينا الطفرة ، ومع ذلك يبدو أن الانفجار السابق مفقود تمامًا كما شوهد من الأرض.



يتطلب اكتشاف GRB اليتيم ، المعروف باسم J1419 + 3940 ، الحفر خلال ما يقرب من أربعة عقود من الملاحظات السابقة. أثناء البحث في البيانات من الملاحظات الأولى التي أجراها مسح المصفوفة الكبيرة جدًا للسماء (VLASS) في أواخر عام 2017 ، أدرك علماء الفلك أن جسمًا من دراسة VLA عام 1994 مفقود الآن.

'اعتقدنا ،' كان هذا غريبًا ، 'لو قال في بيان من جامعة بيركلي . كانت ذروة سطوعها في التسعينيات عالية جدًا ، لذا فقد كان تغييرًا كبيرًا: حوالي عامل من انخفاض السطوع بمقدار 50. لقد مررنا بشكل أساسي بكل مسح إذاعي ، وكل مجموعة بيانات إذاعية يمكن أن نجدها ، وكل أرشيف في العالم لتجميع قصة ما حدث لهذا الشيء.

وجد علماء الفلك أن الجسم ظل غير مرئي منذ عام 1975 حتى انفجر على المشهد في صورة VLA من عام 1993. بلغ سطوعه ذروته في عام 1994 ، ثم تلاشى ببطء على مدى 23 عامًا ، وبالكاد يمكن رؤيته في مسح عام 2015.

اندلع انفجار أشعة جاما اليتيمة وتلاشى على مدار 25 عامًا. كان سطوعه الذروة في عام 1993 أكثر من 50 ضعف سطوعه اليوم.

اندلع انفجار أشعة جاما اليتيمة وتلاشى على مدار 25 عامًا. كان سطوعه الذروة في عام 1993 أكثر من 50 ضعف سطوعه اليوم.(رصيد الصورة: Law et al. ، Bill Saxton ، NRAO / AUI / NSFNRAO image)

لكن المصدر نفسه ظل لغزا.

قال لو: 'لم نتمكن من العثور على مرشح مقنع لـ GRB المكتشفة من هذه المجرة'.

نظر الباحثون في ما إذا كان الوهج قد يكون ناتجًا عن انبعاثات باهتة من جسم مضغوط مضمن في الغبار أو الغاز الذي تم إنتاجه قبل عقود من المستعر الأعظم. ومع ذلك ، فإن قوة الانبعاث الراديوي من الجسم وحقيقة أنه تطور ببطء بمرور الوقت تدعم فكرة أنه جاء من انفجار أشعة جاما.

يقع GRB اليتيم على حافة مجرة ​​قزمة ذات تكوين نجمي نشط ، على بعد 284 مليون سنة ضوئية من الأرض. ارتبط هذا النوع من البيئة بانفجارات أشعة جاما ، وتشكيل النجوم المغناطيسية ، و انفجارات راديو سريعة (نوع آخر من الانفجار القوي العابر) في بحث سابق.

يوفر هذا الاكتشاف رؤى جديدة مهمة حول طبيعة GRBs وطائراتها. قال لو: 'من خلال مقارنة عدد الشفق اللاحق' اليتيم 'بتلك التي سبقتها ، يمكننا قياس هذا الكسر بدقة أكبر بكثير من ذي قبل'.

أوصى الفريق بمواصلة دراسة الجسم ، مشيرًا إلى أنه يمكن أن ينتج انفجارات راديو سريعة . قال الباحثون إن الدراسة المستمرة يمكن أن توفر أيضًا نظرة ثاقبة لطبيعة النجوم النيوترونية الكثيفة.

قال المؤلف المشارك بريان ميتزجر ، الباحث في جامعة كولومبيا ، في بيان من NRAO: 'حتى الآن ، لم نر أبدًا كيف تتصرف أشباح GRBs في مثل هذه الأوقات المتأخرة'. إذا كان النجم النيوتروني مسؤولاً عن تشغيل GRB ولا يزال نشطًا ، فقد يمنحنا هذا فرصة غير مسبوقة لمشاهدة هذا النشاط حيث أن القذف المتوسع من انفجار المستعر الأعظم يصبح أخيرًا شفافًا.

سيتم نشر البحث في مجلة Astrophysical Journal Letters ويمكن الوصول إليه على موقع خادم ما قبل الطباعة في arXiv .

تابع نولا تايلور ريد على تويتر تضمين التغريدة تابعنا على تويتر تضمين التغريدة أو على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك . نُشر في الأصل في موقع demokratija.eu .