عندما ينهار قلب نجم ضخم ، يمكن أن يشكل ثقبًا أسود. تهرب بعض المواد المحيطة على شكل نفاثات قوية تندفع للخارج بسرعة الضوء تقريبًا في اتجاهين متعاكسين ، كما هو موضح هنا. عادة ، تنتج تدفقات النجوم المنهارة أشعة جاما لعدة ثوانٍ إلى بضع دقائق. يعتقد علماء الفلك أن النفاثات من GRB 200826A توقفت بسرعة ، مما أدى إلى إنتاج أقصر انفجار لأشعة غاما (أرجواني) لنجم منهار على الإطلاق. الائتمان: ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء / كريس سميث (KBRwyle)
في 26 أغسطس 2020 ، اكتشف تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما التابع لناسا نبضًا من الإشعاع عالي الطاقة كان متجهًا نحو الأرض لما يقرب من نصف العمر الحالي للكون. استمر لمدة ثانية واحدة فقط ، واتضح أنه أحد السجلات – وهو أقصر انفجار لأشعة غاما (GRB) ناتج عن موت نجم ضخم شوهد على الإطلاق.
تعد GRBs أقوى الأحداث في الكون ، ويمكن اكتشافها عبر مليارات السنين الضوئية. يصنفها علماء الفلك على أنها طويلة أو قصيرة اعتمادًا على ما إذا كان الحدث سيستمر أكثر أو أقل من ثانيتين. لقد لاحظوا انفجارات طويلة مرتبطة باختفاء النجوم الضخمة ، بينما تم ربط الانفجارات القصيرة بسيناريو مختلف.
https://www.youtube.com/watch؟v=sLIJ-4_tiic
جمع علماء الفلك البيانات من تلسكوب فيرمي جاما الفضائي التابع لناسا ، ومهمات فضائية أخرى ، والمراصد الأرضية للكشف عن أصل GRB 200826A ، وهو انفجار قصير ولكنه قوي للإشعاع. إنه أقصر انفجار معروف يغذيه انهيار نجم – ولم يحدث على الإطلاق على الإطلاق. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
قال بن بن تشانغ لجامعة نانجينغ في الصين والمملكة المتحدة: “لقد علمنا بالفعل أن بعض نجوم GRBs الضخمة يمكن أن تسجل على أنها GRBs قصيرة ، لكننا اعتقدنا أن هذا يرجع إلى قيود آلية”. جامعة نيفادا في لاس فيجاس. “هذا الانفجار خاص لأنه بالتأكيد من نوع GRB قصير العمر ، لكن خصائصه الأخرى تشير إلى أصله من انهيار نجم. نحن نعلم الآن أن النجوم المحتضرة يمكن أن تنتج رشقات نارية قصيرة أيضًا. “
تم تسمية الانفجار GRB 200826A ، بعد تاريخ حدوثه ، وهو موضوع مقالتين نُشرتا في مجلة Nature Astronomy يوم الاثنين 26 يوليو. الأول ، بقيادة تشانغ ، يستكشف بيانات أشعة جاما. الثاني ، بقيادة توماس أهومادا ، طالب دكتوراه في جامعة ميريلاند ، كوليدج بارك ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، يصف الأطوال الموجية المتعددة للوهج اللاحق لـ GRB والضوء الناشئ من انفجار المستعر الأعظم الذي تلاه.
https://www.youtube.com/watch؟v=R-bt8kZgA_E
وقال Ahumada “نعتقد أن هذا الحدث كان بالفعل فشلًا ، حدثًا كان على وشك ألا يحدث على الإطلاق”. ومع ذلك ، فإن الانفجار أطلق 14 مليون ضعف الطاقة التي أطلقها مجرة درب التبانة بأكملها خلال نفس الفترة الزمنية ، مما يجعلها واحدة من أكثر أنواع GRBs نشاطًا وقصيرة العمر على الإطلاق. “
عندما ينفد وقود نجم أكبر بكثير من الشمس ، ينهار قلبه فجأة ويشكل ثقبًا أسود. بينما تدور المادة باتجاه الثقب الأسود ، يهرب بعضها على شكل نفاثتين قويتين تندفعان إلى الخارج بسرعة الضوء تقريبًا في اتجاهين متعاكسين. لا يكتشف علماء الفلك سوى GRB عندما تتجه إحدى هذه النفاثات مباشرة تقريبًا إلى الأرض.
تخترق كل نفاثة النجم ، وتنتج نبضًا من أشعة جاما – أكثر أشكال الضوء نشاطًا – والتي يمكن أن تستمر حتى بضع دقائق. بعد الانفجار ، يتطور النجم المضطرب بسرعة إلى مستعر أعظم.
https://www.youtube.com/watch؟v=7XjohiVb2aU
من ناحية أخرى ، تتشكل GRBs القصيرة عندما تتصادم أزواج من الأجسام المدمجة – مثل النجوم النيوترونية ، التي تتشكل أيضًا أثناء الانهيار النجمي – إلى الداخل على مدى مليارات السنين. أظهرت أرصاد فيرمي مؤخرًا أنه في المجرات المجاورة ، تتنكر التوهجات العملاقة من النجوم النيوترونية المعزولة والمغناطيسية الفائقة نفسها أيضًا في شكل قنابل GRB قصيرة.
كان GRB 200826A انفجارًا عالي الطاقة استمر 0.65 ثانية فقط. بعد السفر لعدة دهور عبر الكون المتسع ، امتدت الإشارة لحوالي ثانية عندما اكتشفها جهاز فيرمي انفجارات جاما. ظهر الحدث أيضًا في أدوات على متن مهمة Wind التابعة لناسا ، والتي تدور حول نقطة بين الأرض والشمس تقع على بعد حوالي 930.000 ميل (1.5 مليون كيلومتر) ، و Mars Odyssey ، التي تدور حول الكوكب الأحمر منذ عام 2001. ESA (الفضاء الأوروبي للوكالة) INTEGRAL الساتل) لاحظ الانفجار أيضًا.
https://www.youtube.com/watch؟v=URHFXEax02E
تشارك كل هذه المهام في نظام تتبع GRB يسمى الشبكة الدولية للكواكب (IPN) ، والتي يوفر لها مشروع Fermi كل التمويل الأمريكي. نظرًا لأن الانفجار يصيب كل كاشف في أوقات مختلفة قليلاً ، يمكن استخدام أي زوج منهما للمساعدة في تحديد مكان حدوثه في السماء. بعد حوالي 17 ساعة من GRB ، قلل IPN موقعه إلى جزء صغير نسبيًا من السماء في كوكبة المرأة المسلسلة.
باستخدام مرفق زويكي العابر (ZTF) الممول من مؤسسة العلوم الوطنية في مرصد بالومار ، قام الفريق بمسح السماء بحثًا عن التغيرات في الضوء المرئي التي قد تكون مرتبطة بالوهج اللاحق لتغير لون GRB.
تلاشي صورة اكتشاف الشفق اللاحق (في الوسط) من GRB 200826A. الائتمان: ZTF و T. Ahumada et al. ، 2021
قالت شريا أناند ، طالبة الدراسات العليا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والمؤلفة المشاركة لمقال عن الشفق: “إجراء هذا البحث يشبه محاولة العثور على إبرة في كومة قش ، لكن IPN يساعد في تقليل كومة القش”. “من بين أكثر من 28000 تنبيه ZTF في الليلة الأولى ، استوفى واحد فقط جميع معايير البحث الخاصة بنا وظهر أيضًا في منطقة السماء التي حددها IPN.”
بعد أقل من يوم من الانفجار ، اكتشف مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لوكالة ناسا تضاؤلًا في انبعاث الأشعة السينية من نفس الموقع. بعد بضعة أيام ، تم اكتشاف انبعاث راديوي متغير بواسطة Karl Jansky Very Large Array التابع للمرصد الفلكي الراديوي الوطني في نيو مكسيكو. ثم بدأ الفريق في مراقبة الشفق مع مجموعة متنوعة من التركيبات الأرضية.
https://www.youtube.com/watch؟v=EtiQ796_3nU
من خلال مراقبة المجرة الضعيفة المرتبطة بالانفجار باستخدام Gran Telescopio Canarias ، وهو تلسكوب بطول 10.4 متر في مرصد Roque de los Muchachos في لا بالما ، جزر الكناري ، إسبانيا ، أظهر الفريق أن ضوءها يستغرق 6.6 مليار سنة للوصول إلينا. هذا يمثل 48٪ من عمر الكون الحالي البالغ 13.8 مليار سنة.
ولكن لإثبات أن هذا الانفجار القصير جاء من انهيار نجم ، كان على الباحثين أيضًا التقاط المستعر الأعظم الناشئ.
قال ليو: “إذا كان الانفجار ناتجًا عن انهيار نجم ، فبمجرد أن يتلاشى الوهج اللاحق ، يجب أن يتضح مرة أخرى بسبب انفجار المستعر الأعظم الأساسي”. سنجر ، عالم الفيزياء الفلكية في جودارد ومستشار أبحاث Ahumada. “ولكن في هذه المسافات ، أنت بحاجة إلى تلسكوب كبير جدًا وحساس للغاية لاكتشاف النقطة الدقيقة لضوء المستعر الأعظم من وهج الخلفية للمجرة المضيفة.”
https://www.youtube.com/watch؟v=SNT2G2V-Ri4
لإجراء البحث ، حصل سينغر على وقت على تلسكوب جيميني نورث الذي يبلغ طوله 8.1 متر في هاواي واستخدام أداة حساسة تسمى مطياف الجوزاء متعدد الكائنات. صوّر علماء الفلك المجرة المضيفة بالأشعة الحمراء والأشعة تحت الحمراء من 28 يومًا بعد الانفجار ، مكررين البحث بعد 45 و 80 يومًا من الحدث. اكتشفوا مصدرًا قريبًا من الأشعة تحت الحمراء – المستعر الأعظم – في المجموعة الأولى من المشاهدات التي لا يمكن رؤيتها في المرات اللاحقة.
يعتقد الباحثون أن هذا الانفجار كان مدفوعًا بطائرات خرجت بالكاد من النجم قبل التوقف ، بدلاً من الحالة الأكثر شيوعًا حيث تنبثق نفاثات طويلة الأمد من النجم وتقطع مسافات طويلة. إذا أطلق الثقب الأسود نفاثات أضعف ، أو إذا كان النجم أكبر بكثير عندما بدأ في الانهيار ، فربما لم يكن هناك أي GRB على الإطلاق.
https://www.youtube.com/watch؟v=gafWxF2MYxs
يساعد هذا الاكتشاف في حل معضلة طويلة الأمد. بينما يجب أن تقترن GRBs الطويلة بالمستعرات الأعظمية ، يكتشف علماء الفلك عددًا أكبر بكثير من المستعرات الأعظمية من GRBs الطويلة. يستمر هذا التناقض حتى بعد الأخذ في الاعتبار أن نفاثات GRB يجب أن تنقلب تقريبًا في مجال رؤيتنا حتى يتمكن علماء الفلك من اكتشافها.
خلص الباحثون إلى أن النجوم المنهارة التي تنتج جزيئات GRB قصيرة يجب أن تكون حالات هامشية تكون نفاثاتها الضوئية على وشك النجاح أو الفشل ، وهو استنتاج يتوافق مع فكرة أن معظم النجوم الضخمة تموت دون إنتاج نفاثات و GRB على الإطلاق. على نطاق أوسع ، توضح هذه النتيجة بوضوح أن مدة الرشقة وحدها لا تشير فقط إلى مصدرها.
المراجع:
“انفجار أشعة غاما قصير العمر بشكل خاص ناتج عن انهيار نواة نجم هائل” بواسطة B.-B. تشانغ ، Z.-K. ليو ، Z.-K. بينغ ، واي لي ، إتش- جي لو ، جي يانغ ، Y.-S. يانغ ، Y.-H. يانغ ، Y.-Z. منغ ، ج. Zou ، H.-Y. نعم ، X.-G. وانغ ، J.-R. ماو ، X.-H. تشاو ، جيه إم باي ، إيه جيه كاسترو تيرادو ، Y.-D. هو ، Z.-G. داي ، إي. Liang and B. Zhang ، 26 يوليو 2021 ، علم فلك الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01395-z
“اكتشاف وتأكيد انفجار أشعة غاما الأقصر انهيارًا” بقلم توماس أهومادا ، ليو بي سينجر ، شريا أناند ، مايكل دبليو كوغلين ، مانسي إم كاسليوال ، جيفري رايان ، إيغور أندريوني ، إس برادلي سينكو ، كريستوفر فريملينج ، هارش كومار ، بيتر تي إتش بانج ، إريك بيرنز ، فيرجينيا كننغهام ، سيمون ديشيارا ، تيم ديتريش ، دميتري س. سفينكين ، موزا الموالا ، ألبرتو ج.كاسترو تيرادو ، كيشالاي دي ، راشيل دنوودي ، براديب جاتكين ، إيريكا هامرشتاين ، شابنام إياني ، جوزيف مانجان ، دان بيرلي ، سوناليكا بوركاياستا ، إريك بيلم ، فارون بهاليراو ، بريس بولين ، ماتيا بولا ، كريستوفر كانيلا ، بونام شاندرا ، ديمتري أ.دوف ، دميتري فريدريكس ، أفيشاي غال يام ، ماثيو جراهام ، آنا واي كيو هو ، كيفين هيرلي ، فيراج كارامبيلكار ، إريك سي كول ، إس آر كولكارني ، آشيش ماهابال ، فرانك ماسي ، شيلا ماك برين ، شاشي بي باندي ، سيميون ريوش ، آنا ريدنايا ، فيليب روسنت ، بنيامين روشولمي ، آنا ساغوس كاراسيدو ، روجر سميث ، مايان سومانياك ، روبرت شتاين ، إليونورا تروجا ، أناستاسيا تسفيتكوفا ، ريتشارد والترز أ عزامات فليف ، 26 يوليو 2021 ، علم فلك الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01428-7
تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما هو شراكة في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات يديرها مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. تم تطوير Fermi بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية ، مع مساهمات كبيرة من المؤسسات الأكاديمية والشركاء في فرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان والسويد والولايات المتحدة.
