ما هي انفجارات أشعة جاما؟

نجمة لامعة داخل غيوم تشبه الحجاب مع نفاثات خضراء قادمة من القطبين.

مفهوم الفنان لانفجار أشعة جاما يركز طاقة النجم المتفجر على طول نفاثتين قطبيتين. نرى هذه الانفجارات عندما تكون إحدى النفاثات متجهة نحو الأرض. الصورة عبر ناسا / سويفت / ماري بات هريك-كيث / جون جونز /ويكيبيديا.

إذا تمكنت عيناك من اكتشاف أشعة جاما ، فسترى اندفاعات لامعة من الضوء في السماء مرة واحدة يوميًا. ستكون الومضات رائعة جدًا ، وستتفوق على كل شيء للحظات ، بما في ذلك الشمس. هؤلاءانفجارات أشعة جاما(GRBs) هي أقوى الأحداث الفردية في الكون. يُعتقد أنها رسائل من بداية الوقت عندما انهارت بعنف أضخم النجوم الموجودة في الوجود.

تم اكتشاف GRBs عن طريق الصدفة أثناء البحث عن نوع مختلف تمامًا من الانفجار الكهرومغناطيسي. في أوائل السبعينيات ، قامت الأقمار الصناعية العسكرية بمراقبة كوكبنا بحثًا عن انتهاكات لاتفاقية حظر التجارب النووية. ستظهر التجارب النووية المارقة مع ظهور وميض أشعة جاما من الأرض. بينما تم الكشف عن الومضات إلا أنها لم تنشأ على الأرض!

تم تسجيل المئات من الدفقات لعقود لكن طبيعتها ظلت لغزا. نظرًا لصعوبة تركيز أشعة جاما ، كان من المستحيل تحديد مواقعها في السماء. كما أن طبيعتها سريعة الزوال جعلتها صعبة التحقيق. بحلول الوقت الذي يمكن فيه توجيه التلسكوب في اتجاه الفلاش ، كان الأوان قد فات.

تكهن بعض الباحثين بأنها قد تكون من تصميم حضارات متقدمة!

خريطة GRBs

من عام 1991 إلى عام 2000 ، اكتشفت تجربة المصدر العابر والانفجار (BATSE) على متن مرصد كومبتون لأشعة جاما أكثر من 2700 انفجار لأشعة جاما. تُظهر هذه الخريطة مواقع كل هؤلاء في السماء. حقيقة أنها ليست محصورة في مستوى مجرتنا تخبر علماء الفلك أن GRBs يجب أن تكون خارج المجرة بطبيعتها. تميز الألوان سطوع الرشقات. الائتمان: ناسا

مع ظهور التلسكوبات الأكثر تقدمًا ، بدأت GRBs في الكشف عن المزيد عن نفسها في التسعينيات. لم يكونوا بالتأكيد محليين. كان يمكن رؤية GRBs في مجرة ​​درب التبانة في الغالب في المستوى الرقيق لمجرتنا - وجد مرصد Compton X-Ray أنها أتت من جميع أنحاء السماء. أدرك علماء الفلك أنهم يجب أن يكونوا خارج المجرات. أدت التلسكوبات الأفضل التي حددت بسرعة الموقع الدقيق لـ GRB إلى اكتشاف الشفق الخافت في جميع أنحاءالمجال الكهرومغناطيسي. في كل حالة ، جاء GRB من نفس اتجاه مجرة ​​بعيدة جدًا. تميل هذه المجرات إلى أن تكون مشاتل نجمية شابة نشطة - المكان المثالي لبناء نجوم ضخمة جدًا.



كشف ضوء الشفق أكثر من ذلك بكثير. من خلال قياس مقدار انزياح الضوء نحو الأحمر بسبب تمدد الكون ، يمكن لعلماء الفلك تقدير مسافاتهم. وهم بالتأكيد ليسوا محليين. كان الضوء المنبعث من GRBs يسافر لأكثر من نصف عمر الكون - كانت من بين أكثر الأشياء بعدًا التي شوهدت على الإطلاق. ولكن لكي تكون بعيدًا جدًا ولا تزال أكثر الأشياء سطوعًا في السماء يعني أن كمية لا يمكن تصورها من الطاقة يجب أن تنتج هذه الومضات.

في الواقع ، كانت كمية الطاقة اللازمة تعادل تحويل كل الكتلة الموجودة في الشمس إلى إشعاع نقي في غضون ثوانٍ. ولا يستطيع حتى مستعر أعظم أن يفعل ذلك. ستحتاج إلى شيء أكثر قوة - أهايبرنوفا!

يمكن لنجم محتضر ضخم بشكل غير عادي أن يكسر قلبه إلى aثقب أسوددون إثارة مستعر أعظم. مع الإزالة المفاجئة للنواة النجمية ، تنهار الطبقات العليا من النجم لملء التجويف. إذا كان النجم يدور بسرعة ، فإن المادة المتساقطة تتسرب إلى نوبة جنون دوامة. يتشكل قرص عميق داخل النجم. في الدوامة التي تلت ذلك ، تتورط البلازما شديدة السخونة بمجالات مغناطيسية شديدة الالتواء. مثل المدفع الكهرومغناطيسي ، تنفجر نفاثات الغاز عبر أقطاب النجم وتندفع في الفضاء. يجبر النفق عبر النجم تيارات البلازما في مخاريط ضيقة ، مع التركيز بشدة على طاقة الانهيار.

إذا كانت إحدى هذه النفاثات موجهة نحو الأرض ، فإننا نراها على أنها وميض لامع من ضوء أشعة جاما يتلاشى بعد بضع ثوانٍ فقط.

لذلك يبدو أن معظم انفجارات أشعة جاما تنشأ من حزمة ضيقة من الإشعاع المكثف المنطلق خلال سوبر نوفا أو فرط نوفا حيث ينهار نجم سريع الدوران وعالي الكتلة ليشكل نجمًا نيوترونيًا أو نجم كواركي أو ثقبًا أسود.

وفي الوقت نفسه ، يبدو أن الفئة الفرعية من رشقات أشعة جاما (الرشقات 'القصيرة') - الأحداث التي تقل مدتها عن ثانيتين - تنشأ من عملية مختلفة:اندماج النجوم النيوترونية الثنائية(أو نجم نيوتروني وثقب أسود).

رسم توضيحي لفنان لانفجار أشعة جاما

تمثيل فنان لانفجار أشعة جاما يركز طاقة النجم المتفجر على طول نفاثتين قطبيتين. نرى هذه الانفجارات عندما تكون إحدى النفاثات متجهة نحو الأرض. الائتمان: ناسا / سويفت / ماري بات هريك-كيث وجون جونز (عبر ويكيبيديا)

تحمل GRBs العديد من السجلات في علم الفلك. أكثر الأشياء التي يراها علماء الفلك بعدًا هي دفقة ظل ضوءها يسافر منذ عمر الكون تقريبًا. انفجر النجم العملاق الذي أنتجه بعد فترة وجيزة من عمر النجوم الأولى! انفجار GRB الآخر هو أكثر الأحداث المعروفة نشاطًا: 2.5 مليون مرة أكثر سطوعًا من ألمع مستعر أعظم. وللتسجيل ، تتفوق المستعرات الأعظمية عادةً على المجرات بأكملها. لمدة 30 ثانية في عام 2008 ، كان أبعد شيء يمكن رؤيته بالعين المجردة - 7.5 مليار سنة ضوئية.

لحسن الحظ ، كانت جميع GRBs على مسافات آمنة جدًا من الأرض. تم اكتشاف أقربها في عام 2003 ، ولا يزال على بعد أكثر من مليار سنة ضوئية. إذا انفجرت GRB في مجرتنا ، فقد يكون ذلك مزعجًا للبشرية. يمكن أن يؤدي انفجار GRB قريب إلى الأرض مباشرة إلى انقراض جماعي أو حتى تعقيم الكوكب.

لحسن الحظ ، فإن GRBs نادرة بشكل لا يصدق. قد ترى أي مجرة ​​واحدة فقط كل بضعة ملايين من السنين. ومع ذلك ، فهذا وقت كافٍ لانفجار الأرض أكثر من مرة في تاريخها الطويل. في الواقع ، هناك أدلة تشير إلى أن حدث انقراض واحد ، منذ 450 مليون سنة ، ربما كان نتيجة لمرض GRB قريب.

وكارينا

يقع النجم إيتا كارينا على بعد 8000 سنة ضوئية في كوكبة كارينا ، وهو نجم ضخم للغاية. تحتوي على كتلة 150 شمسًا ، وهي تعيش في شرنقة من الغبار والغاز التي تتطاير على النجم بفعل الرياح النجمية الشديدة. نظرًا لكتلته الشديدة ، يعتبر علماء الفلك إيتا كارينا مرشحًا لانفجار أشعة جاما القريبة في المستقبل غير البعيد. نظرًا لأن محور الدوران لا يشير إلينا ، فمن المرجح أن تكون الأرض آمنة عندما ينفجر هذا النجم. الائتمان: ناثان سميث (جامعة كاليفورنيا ، بيركلي) ، ووكالة ناسا (عبر ويكيبيديا)

انفجارات أشعة جاما تنادينا من جميع أنحاء الكون. إنها أصداء من بداية الزمن ، منارات من الانهيار العنيف للعمالقة النجمية. وعلى الرغم من أن سماء الليل تغمرها وهجها بشكل روتيني ، إلا أننا لم نكن نعلم أنهم كانوا هناك حتى وقت قريب جدًا. يمكن لأعيننا فقط اكتشاف جزء صغير من كل المعلومات التي تتسابق عبر الكون. بدون أجهزة الكشف والتلسكوبات المتقدمة ، سيبقى جزء كبير من الكون مخفيًا إلى الأبد. ما الذي كان يختبئ أيضًا من الإنسانية طوال تاريخنا؟ وما هي الأسرار الجديدة التي سنكشف عنها غدا؟