دانشمندان پرانرژی‌ترین انفجار پرتو گاما را در فضا کشف کردند

دانشمندان انفجار بی‌سابقه‌ی انرژی موسوم به انفجار پرتوی گاما (GRB) را در فضا مشاهده کردند که به نظر می‌رسد در برخی طول موج‌ها از هر رویداد مشابهی درخشان‌تر است. انفجار پرتوی گاما به انفجار عظیمی گفته می‌شود که بر اثر پدیده‌های کیهانی شدید مثل مرگ ستاره‌های غول‌پیکر به وجود می‌آید و تماشایی‌ترین منظره‌های جهان را می‌سازد.

اخبار کشف این انفجار با تلسکوپ فضایی پرتوی گامای فرمی و رصدخانه‌ی نیل گرلز سویفت که هر دو از پروژه‌های ناسا هستند در شبکه‌های اجتماعی منتشر شد و ستاره‌شناسان این رویداد را رویدادی خارق‌العاده و حتی درخشان‌ترین GRB خواندند.

فیل ایوانز، ستاره‌شناس دانشگاه لیکستر که در پروژه‌ی تلسکوپ پرتو ایکس سوییفت کار می‌کند، در توییتی انفجار GRB 221009A را به شکل دیوانه‌کننده‌ای درخشان توصیف کرد. ایوانز در ایمیلی به مادربرد، تأکید کرد این کشف جدید است و مدتی طول می‌کشد که به دلیل اهمیت آن پی ببریم اما انفجار یادشده درخشان‌ترین GRB است که تاکنون در طیف پرتوهای ایکس مشاهده شده است. ایوانز می‌گوید:

GRB 221009A تقریباً ۱۰۰۰ برابر درخشان‌تر از یک GRB معمولی و چندصد برابر درخشان‌تر از درخشان‌ترین GRB-های گذشته است. البته این مسئله در طیف پرتوهای ایکس صدق می‌کند. در طیف پرتوی گاما این انفجار یکی از درخشان‌ترین انفجارهایی است که تاکنون مشاهده شده است.

مارکوس سانتاندر، ستاره‌شناس دانشگاه آلاباما، در ایمیلی اشاره کرد که ابزار نظارت بر انفجار پرتوی گامای تلسکوپ فرمی (GBM) از اولین ابزاری بود که این رویداد را کشف کرد و آن را با عنوان استثنایی پرچم‌گذاری کرد. سانتاندر باور دارد:

GMB یکی از قدرتمند‌ترین آشکارسازهای GRB است و به‌طور میانگین هرروز یک GRB را کشف می‌کند. از زمان پرتاب فرمی در سال ۲۰۰۸، این آشکارساز تاکنون هزاران GRB را جمع‌آوری کرده است. از میان هزاران GRB، رصد ۹ اکتبر از نمونه‌های قبلی درخشان‌تر بود و در مدت‌ زمان بسیار کوتاهی تعداد زیادی پرتوی گاما ثبت شدند. GRB-ها از درخشان‌ترین رویدادهای جهان هستند. درخشش GRB جدید ۱۰ به توان ۲۲ برابر درخشش خورشید یا تقریباً یک تریلیون برابر کل خروجی انرژی تمام ستاره‌های راه شیری در بازه‌ی کوتاهی از زمان است.

تصویر انفجار پرتوی گامای 221009A

این نور کیهانی احتمالاً حاصل مرگ پرانرژی ستاره‌ای غول‌پیکر و تبدیل آن به سیاه‌چاله است. این انفجار در برخی طول موج‌ها بی‌نظیر است زیرا در فاصله‌ی دو میلیارد سال نوری از زمین رخ داده است. این فاصله بسیار زیاد است اما برای یک GRB فاصله‌ی نسبتاً نزدیکی به شمار می‌رود. ایوانز می‌گوید:

به یاد داشته باشید که کشف این رویداد بسیار جدید است و کمی طول می‌کشد که به تصویر کاملی از آن برسیم. بااین‌حال به نظر می‌رسد از نوع یک GRB طویل است که شناخت خوبی از آن داریم. در این رویداد، ستاره‌ای بسیار سنگین که با سرعتی بالا می‌چرخد به نقطه‌ای می‌رسد که واکنش‌های هسته‌ای آن دیگر نمی‌توانند انرژی کافی را برای تحمل وزن ستاره تولید کنند. درنتیجه مرکز ستاره دچار فروپاشی می‌شود و سیاه‌چاله‌ای جدید را شکل می‌دهد و این فرایند انرژی زیادی را آزاد می‌کند.

ایوانز می‌افزاید که بخشی از مواد تشکیل‌دهنده‌ی ستاره به شکل جت‌های باریکی از بالا و پایین‌ آن منتشر می‌شوند. جت‌های ماده با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. اگر یکی از این جت‌ها در جهت زمین قرار بگیرد می‌توانیم GRB را رصد کنیم درست مانند اتفاقی که اینجا رخ داده است؛ اما هنوز مشخص نیست چرا این GRB درخشان‌تر از نمونه‌های دیگر است. سوییفت که از سال ۲۰۰۴ در مدار زمین قرار دارد، اولین فوران انفجاری GRB 221009A را رصد نکرد؛ زیرا زمین بخشی از آسمان را مسدود کرده بود؛ اما یک ساعت بعد با باز شدن دید، تلسکوپ BAT از این رصدخانه، انفجار درخشان را کشف کرد. ایوانز بیان می‌کند:

این انفجار که تنها ۵ دقیقه به طول انجامید در نوع خود بی‌سابقه است اما انفجارهای GRB با تابشی پسین همراه هستند که معمولاً به سرعت ناپدید می‌شود. قبلا هیچ GRB با چنین تابش پسین درخشانی رصد نشده بود.

GRB یادشده در طول موج‌‌های نوری چندان درخشان نبود. دلیل این مسئله هم می‌تواند موقعیت قرارگیری این انفجار در آسمان و همچنین نبود رصدهای فوری با ابزارهای نوری باشد. ایوانز می‌افزاید:

به‌دلیل موقعیت مکانی GRB، باید آن را از میان دیسک کهکشانی خود رصد کنیم. دیسک بخش زیادی از نور مرئی را جذب می‌کند درنتیجه اگر در بخش بهتری از آسمان قرار داشت بسیار درخشان‌تر به‌نظر می‌رسید.

مشکل دیگر این است که هیچ کس تاکنون با تلسکوپ نور مرئی این GRB را رصد نکرده است؛ اما سوییفت آن را ۵۵ دقیقه بعد از انفجار رصد کرد. دلیل این مسئله این است که فرمی مختصات خوبی از GRB را ارائه نداد اما سوییفت برخلاف فرمی عمل کرد. اگر درست در لحظه‌ی وقوع انفجار GRB را رصد کنید تمام رکوردهای نور مرئی شکسته خواهند شد؛ اما تا زمانی که این اتفاق رخ نداده است نمی‌توان با قطعیت نظر داد.

با توجه به درخشندگی تأثیرگذار و گیج‌کننده‌ی نور انفجار، ایوانز و بسیاری از دانشمندان دیگر، نظارت بر تکامل GRB 221009A را تا زمان تبدیل آن به شکل‌های کم انرژی‌تر نور ادامه می‌دهند. ساتاندر می‌گوید:

اولین گام، کنار هم قرار دادن تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده از انفجار است. در مرحله‌ی بعد باید به جزئیات انفجار بپردازیم. این انفجارها از پرانرژی‌ترین رویدادهای جهان هستند. در درجه‌ی اول باید ببینیم چه نوع شیئی عامل این انفجار بوده است؟ سپس باید به اندازه‌گیری نیروی انفجار، نوع ذرات شتاب‌گیرنده و دیگر خصوصیات آن بپردازیم.

براساس این پژوهش‌ها می‌توان فهمید چرا تولید سیاه‌چاله‌های دوردست با چنین آتش‌بازی‌های کیهانی همراه‌‌اند. پاسخ به این پرسش‌ها پنجره‌ای جدید به سمت پدیده‌های پرانرژی کیهان باز می‌کند. ایوانز اینگونه نتیجه‌گیری می‌کند:

در اینجا نکته‌ی مهم، بررسی شرایط کرانی فیزیک مثل گرانش بسیار قوی و جرم‌های بزرگ و داغی هستند که با سرعت بالایی حرکت می‌کنند. چنین شرایطی را نمی‌توان حتی داخل آزمایشگاه به وجود آورد؛ بنابراین یکی از راه‌های درک این پدیده‌ّها بررسی اجرامی مثل انفجارهای GRB است.

بخش زیادی از پرسش‌های بی‌پاسخ به فیزیک رویدادهای داخل جت‌ها، چگونگی شتاب ذره‌ها، برهم‌کنش و انتشار انرژی و بسیاری از موارد این‌چنینی مربوط هستند. ازآنجاکه این رویداد بسیار درخشان است مجموعه داده‌ی خارق‌العاده‌ای را برای بررسی‌های فیزیکی فراهم می‌کند.