تم اكتشاف انفجار كوني أسطوري عبر جسيمات أسرع من الضوء

تلسكوب من نوع الطبق ، في الليل ، تحت سلسلة من الإشعاع الأزرق الساطع.

التلسكوبات المتخصصة - مثلس.في ناميبيا وسحرفي جزر الكناري - اكتشاف مزرقضوء Cherenkovفي الغلاف الجوي للأرض ، تتولد عن جسيمات أسرع من الضوء ، تسببها أشعة جاما الكونية. صورة عبرDESYمختبر علوم الاتصال.

في 14 يناير 2019 ، اثنان من مراصد الفضاء التابعة لناسا -سويفتوفيرمي- اكتشف انفجار أشعة جاما من مصدر يبعد بلايين السنين الضوئية. هذا ليس غريبًا في حد ذاته ؛ تكتشف هذه التلسكوبات الفضائية انفجارات أشعة جاما مرة واحدة يوميًا تقريبًا ، وترسل بشكل روتيني تنبيهات تلقائية إلى مراصد أشعة جاما الأخرى حول العالم. لكن هذا الانفجار - المسمى GRB 190114C - كان مختلفًا. أصبح أقوى تلسكوب متخصص على سطح الأرض حتى الآن ، حيث سجل العلماء أعلى طاقة لأشعة غاما تم قياسها على الإطلاق من انفجار أشعة غاما ، حيث وصلت إلى حوالي 100 مليار ضعف طاقة الضوء المرئي. السحركان التلسكوب في جزر الكناري قادرًا على الإشارة إلى منطقة المنشأ بسرعة كبيرة لدرجة أنه بدأ في مراقبة الحدث في غضون 57 ثانية فقط من الملاحظات الفضائية. قدم علماؤها ملاحظاتهم الأسبوع الماضي (20 نوفمبر 2019) في دراستين مستقلتين فيمراجعة الأقرانمجلةطبيعة سجية.

في نفس العدد منطبيعة سجية، قدم العلماء دراسة عن انفجار سابق لأشعة غاما - المسمى GRB 180720B - ليس بنفس القوة ولكن تم اكتشافه أيضًا على الأرض عبرس.تلسكوب ناميبيا في 20 يوليو 2018.اقرأ لمحة عامة عن الثلاثةطبيعة سجيةيدرس هنا.

هذان الاكتشافان الأرضيان - من يناير 2019 ويوليو 2018 - هما الاكتشافان الأولان لانفجارات أشعة جاما باستخدام تلسكوبات أشعة جاما الأرضية. يأتون بعد سنوات عديدة من محاولة اللحاق بمثل هذه الأحداث.

قوة هذه الانفجارات الكونية محيرة للعقل. لكن اكتشافهم رائع أيضًا. قام H.E.S.S. و MAGIC تلسكوبات لم تكتشف أشعة جاما مباشرة. اكتشفوا تأثيرها على الغلاف الجوي للأرض ، عبر جسيمات أسرع من الضوء تُعرف باسمإشعاع Cherenkov. The Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) - مركز أبحاث وطني في ألمانيا يقوم بتشغيل مسرعات الجسيمات ويلعب أيضًا دورًا في تشغيل كل من H.E.S.S. و MAGIC - وأوضح في أبيان:

عندما تضرب أشعة جاما الكونية النشطة الغلاف الجوي للأرض ، فإنها تحطم الجزيئات والذرات. تخلق هذه العملية سيلًا من الجسيمات يسمى دش الهواء. جزيئات الدش نشطة للغاية لدرجة أنها تتحرك في الهواء أسرع من الضوء - على الرغم من أنها ليست أسرع من الضوء في الفراغ ، والتي وفقًا لنظرية النسبية لألبرت أينشتاين هيحد السرعة القصوى المطلق. والنتيجة هي وهج مزرق ، وهو نوع من النظير البصري للانفجار الأسرع من الصوت. هذا ضوء Cherenkov ، الذي سمي بعد ذلكمكتشف، يمكن ملاحظتها بواسطة تلسكوبات Cherenkov مثل تلك الخاصة بـ H.E.S.S. ومراصد ماجيك ...

التقويمات القمرية لـ ForVM 2020 متاحة! إنهم يقدمون هدايا عظيمة. اطلب الان. الذهاب بسرعة!



نقطتان خفيفتان على خلفية داكنة ، تلمح إحداهما إلى شكل حلزوني به حلقة خضراء صغيرة.

التقط تلسكوب هابل الفضائي الوهج الباهت لـ GRB 190114C ومجرة موطنها في 11 فبراير و 12 مارس 2019. يكشف الفرق بين هذه الصور عن وهج خافت قصير العمر (مركز الدائرة الخضراء) يقع على بعد 800 سنة ضوئية تقريبًا من قلب المجرة. تشير الألوان الزرقاء الموجودة خارج القلب إلى وجود نجوم فتيّة وساخنة ، مما يشير إلى أن هذه مجرة ​​حلزونية تشبه إلى حد ما مجرتنا. يقع مصدر الانفجار على بعد حوالي 4.5 مليار سنة ضوئية في اتجاه كوكبة Fornax. الصورة عبر NASA / ESA / V. أكياري وآخرون /ICRAR.

انفجارات أشعة جاما -تسمى GRBsمن قبل العلماء - هي انفجارات مفاجئة وقصيرة من أشعة غاما القادمة من الكون. تم اكتشافها بالصدفة في نهاية الستينيات من قبل الأقمار الصناعية المستخدمة لمراقبة الامتثال لحظر التجارب النووية على الأرض. ويعتقد أن هذه الانفجارات تنشأ من اصطدام النجوم النيوترونية أو انفجارات السوبرنوفا. قال ديفيد بيرج ، رئيس علم فلك أشعة جاما في DESY:

انفجارات أشعة جاما هي أقوى الانفجارات المعروفة في الكون وعادة ما تطلق طاقة أكثر في بضع ثوانٍ فقط من شمسنا طوال حياتها - يمكنها أن تتألق عبر الكون المرئي بأكمله تقريبًا.

منذ الستينيات ، كان علماء الفلك يدرسون انفجارات أشعة جاما مع الأقمار الصناعية. يمتص الغلاف الجوي للأرض أشعة جاما ؛ لا تستطيع التلسكوبات الأرضية اكتشاف أشعة جاما الكونية مباشرة. تلسكوبات مثل H.E.S.S. و MAGIC مصممان للكشف عن وهج أزرق خافت في الغلاف الجوي - ضوء شيرينكوف - الناجم عن أشعة جاما الكونية.

كان اكتشاف هاتين الانفجرتين الأخيرتين لأشعة غاما من قبل هذه المراصد الأرضية تتويجًا لسنوات من الجهود التي بذلها علماء الفلك.

رسم تخطيطي لكمية هائلة من الإشعاع القادم من ثقب أسود بملامح مشروحة.

عرض أكبر. | ما هي انفجارات أشعة جاما؟ إنها انفجارات كونية ، بإشعاع يصل إلى تريليون ضعف طاقة الضوء المرئي. يوضح هذا الرسم التوضيحي الإعداد لأكثر أنواع انفجارات أشعة جاما شيوعًا. لقد انهار قلب نجم ضخم (على اليسار) وشكل ثقبًا أسود. يقود هذا 'المحرك' نفاثة من الجسيمات التي تتحرك خلال النجم المنهار وتخرج إلى الفضاء بسرعة الضوء تقريبًا. قد ينشأ الانبعاث الفوري ، الذي يستمر عادةً لمدة دقيقة أو أقل ، من تفاعل النفاثة مع الغاز بالقرب من الثقب الأسود الوليد ومن الاصطدامات بين قذائف الغاز سريع الحركة داخل النفاثة (موجات الصدمة الداخلية). يحدث انبعاث الشفق عندما تجتاح الحافة الأمامية للطائرة محيطها (مما يخلق موجة صدمة خارجية) وتنبعث إشعاعًا عبر الطيف لبعض الوقت - أشهر إلى سنوات ، في حالة الراديو والضوء المرئي ، وساعات عديدة في أعلى طاقات أشعة جاما لوحظت حتى الآن. هذه تتجاوز بكثير 100 مليار إلكترون فولت (جي في) لاثنين من GRBs حديثًا. الصورة عبر مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا /ICRAR.

كان أحد أسباب تحقيق النتيجة هو أنه - عندما تكتشف المراصد الفضائية انفجار أشعة جاما - فإنها تنبه مجتمع الرصد بأكمله بسرعة. في حالة انهيار أشعة جاما في يناير 2019 ، تمكن أكثر من 20 تلسكوبًا مختلفًا من إلقاء نظرة أعمق على مصدر الانفجار. قال DESY:

سمح ذلك [لهم] بتحديد تفاصيل الآلية الفيزيائية المسؤولة عن أعلى انبعاث للطاقة ، كما هو موضح في الورقة الثانية بقيادة MAGIC. وضعت ملاحظات المتابعة GRB 190114C على مسافة تزيد عن أربعة مليارات سنة ضوئية. هذا يعني أن ضوءه قد سافر إلينا لأكثر من أربعة مليارات سنة ، أو حوالي ثلث عمر الكون الحالي.

GRB 180720B ، على مسافة ستة مليارات سنة ضوئية أبعد ، لا يزال من الممكن اكتشافه في أشعة جاما عند طاقات تتراوح بين 100 و 440 مليار إلكترون فولت بعد فترة طويلة من الانفجار الأولي.

المنظر DESY أندرو تايلور ، الذي ساهم في H.E.S.S. التحليل ، وعلق:

جاء الاكتشاف غير متوقع تمامًا ، حيث بدأت انفجارات أشعة جاما تتلاشى بسرعة ، تاركة وراءها وهجًا خلفيًا يمكن رؤيته لساعات إلى أيام عبر العديد من الأطوال الموجية من الراديو إلى الأشعة السينية ، ولكن لم يتم اكتشافها مطلقًا في أشعة جاما عالية الطاقة قبل.

يرجع هذا النجاح أيضًا إلى استراتيجية متابعة محسنة نركز فيها أيضًا على الملاحظات في أوقات لاحقة بعد الانهيار الفعلي للنجم.

اقرأ المزيد عن انفجارات أشعة جاما الأخيرة عبر DESY

اقرأ المزيد عن هذه الانفجارات الأخيرة لأشعة غاما عبر ICRAR

حلقة متوهجة في السماء مع نفاثات طويلة ومشرقة تخرج فوق المرصد المظلل.

مفهوم الفنان لانفجار أشعة جاما في 14 يناير 2019 ، التقطه مرصد ماجيك في جزر الكناري. الصورة عبر Superbossa.com/C. ريغي /ICRAR.

الخلاصة: في 14 يناير 2019 ، اكتشفت المراصد الفضائية انفجارًا عنيفًا في مجرة ​​تبعد مليارات السنين الضوئية. أصبح GRB 190114C ألمع مصدر لأشعة جاما الكونية عالية الطاقة التي شوهدت حتى الآن. تمكن تلسكوب ماجيك في جزر الكناري من اكتشافه عبر إشعاع شيرينكوف الأسرع من الضوء المتدفق عبر الغلاف الجوي للأرض. كانت هذه الملاحظة - جنبًا إلى جنب مع ملاحظة مماثلة لانفجار آخر لأشعة جاما ، GRB 180720B ، من يوليو 2018 - تتويجًا ناجحًا لسنوات من الجهود التي بذلها علماء الفلك.

المصدر: انبعاث شديد من انفجارات أشعة جاما

عبر DESY

عبر ICRAR