انفجر أشعة جاما الظلام GRB020819. حقوق الصورة: Keck. اضغط للتكبير.
عمليا كل ما نعرفه عن الكون يأتي إلينا من خلال وكالة الضوء. على عكس المادة ، فإن الضوء مناسب بشكل فريد للسفر لمسافات شاسعة عبر الفضاء إلى أدواتنا. ومع ذلك ، فإن معظم الظواهر الفلكية ثابتة ومتكررة - يمكننا الاعتماد عليها "للتسكع" من أجل المراقبة طويلة الأمد أو "العودة" بشكل منتظم. لكن هذا ليس كذلك بالنسبة للانفجارات بأشعة جاما (GRB's) - تلك الأحداث الكونية الغامضة التي تضيف الفوتونات (والجسيمات دون الذرية) بمستويات طاقة عالية بشكل سخيف.
حدث أول جرم سماوي تم اكتشافه أثناء رصد معاهدة الأسلحة النووية في عام 1967. وقد تطلب هذا الحدث سنوات من التحليل قبل تأكيد أصله خارج الأرض. بعد هذا الاكتشاف ، تم وضع طرق التثليث البدائية في مكانها باستخدام أجهزة الكشف الموجودة في مجسات فضائية مختلفة داخل الشبكة الكواكب (IPN). تتطلب هذه الأساليب قدرًا كبيرًا من تحليل الأرقام وجعلت المتابعة الفورية باستخدام الأدوات القائمة على الأرض مستحيلة. على الرغم من التأخيرات المعنية ، تم فهرسة مئات مصادر أشعة جاما. اليوم - حتى باستخدام الإنترنت - لا يزال الأمر يتطلب عدة أيام للرد باستخدام نهج الكشف من نوع IPN.
بدأ كل هذا يتغير في عام 1991 عندما وضعت وكالة ناسا مرصد كومبتون لأشعة جاما (CGRO) في الفضاء باستخدام مكوك الفضاء أتلانتس كجزء من برنامج "المراصد الكبرى". في غضون أربعة أشهر من مسح السماء ، أوضح CGRO لعلماء الفلك أن الكون خضع لنوبات أشعة جاما المتفرقة والموزعة على نطاق واسع على أساس يومي تقريبًا - النوبات التي تسببها الأحداث الكارثية التي تقذف كميات هائلة من جاما والإشعاعات الأخرى عالية الطاقة عبر هاوية الزمكان.
لكن لدى CGRO قيود رئيسية واحدة - على الرغم من أنها يمكن أن تكتشف أشعة جاما وتنبه الفلكيين بسرعة ، إلا أنها لم تكن دقيقة بشكل خاص حول مكان حدوث مثل هذه الأحداث في الفضاء. وبسبب "دائرة الخطأ" الكبيرة هذه ، لم يتمكن الفلكيون من تحديد الضوء المرئي "الشفق" لمثل هذه الأحداث. على الرغم من هذا القيد ، تابع CGRO اكتشاف المئات من مصادر أشعة جاما المستمرة والدورية والعرضية - بما في ذلك المستعرات النجمية والنجوم النابضة والثقوب السوداء والنجوم الزائفة وحتى الأرض نفسها! وفي الوقت نفسه ، اكتشفت CGRO أيضًا شيئًا غير متوقع - فقد عملت بعض النجوم النابضة كمرسلات ضيقة النطاق لأشعة جاما دون مرافقة الضوء المرئي - ووجد فيها الفلك أول شعور GRBs "المظلم".
نعلم اليوم أن "النجوم النابضة المظلمة" ليست المصادر "المظلمة" الوحيدة لأشعة جاما في الكون. لقد حدد علماء الفلك أن جزءًا صغيرًا من GRBs العرضية (لمرة واحدة فقط) منخفض أيضًا في الضوء المرئي ، وهم - مثل أي شخص مدغدغ من قبل غير عادي وغير قابل للتفسير - يريدون معرفة السبب. في الواقع ، إن GRB فريد من نوعه لدرجة أنه يمكن سماع هواة الموسيقى قائلين "عندما ترى GRB واحدًا ، فإنك ترى GRB واحدًا".
كان BeppoSAX أول قمر صناعي يبسط الكشف البصري لـ GRB afterglows. قامت وكالة الفضاء الإيطالية ، التي طورتها وكالة الفضاء الإيطالية في منتصف التسعينيات ، بإطلاق 30 أبريل 1996 من كيب كانافيرال واستمرت في اكتشاف وتحديد مصادر انبعاث الأشعة السينية حتى عام 2002. كانت دائرة خطأ BeppoSax صغيرة بما يكفي لتمكين علماء الفلك البصريين من تعقب العديد من GRB بسرعة الشفق التالي للدراسة التفصيلية في الضوء المرئي باستخدام الأدوات الأرضية.
أعاد BeppoSAX دخول الغلاف الجوي للأرض في 29 أبريل 2003 ، ولكن بحلول هذا الوقت كان استبدال وكالة ناسا (HETE-2 ، High Transient Transient Explorer-2) قد كان بالفعل عدة سنوات في المحطة في مدار أرضي منخفض. قام Instrument على HETE-2 (أول تجسيد له HETE بالفشل في الانفصال عن المرحلة الثالثة من صاروخ Pegasus في عام 1996) بتوسيع نطاق الكشف بالأشعة السينية وتوفير دوائر خطأ أكثر صرامة - فقط الشيء الذي يحتاجه الفلكيون لتحسين وقت استجابتهم في تحديد موقع الشفق GRB.
بعد ذلك بعامين وبضعة أشهر (الاثنين 19 أغسطس 2002) أطلق HETE-2 الأجراس والصفير حيث تم اكتشاف مصدر أشعة جاما قوي في مكان ما بالقرب من رأس كوكبة الحوت الأسماك. تسبب هذا الحدث (المسمى GRB 020819) في بدء سلسلة من المراصد الفلكية لالتقاط فوتونات الترددات الراديوية ، القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، والضوء المرئي في محاولة لتحديد مكان وقوع الحدث والمساعدة في فهم الظاهرة التي تدفعه.
وفقًا لورقة "The Radio Afterglow and Host Galaxy of the Dark GRB 020819" التي نشرها فريق دولي من المحققين في 2 مايو 2005 (بما في ذلك بال جاكوبسون من معهد نيلز بور ، كوبنهاغن الدنمارك الذين أثبتوا هذه المقالة) ، في غضون 4 ساعات من تم الكشف عن تلسكوب مرصد انحياز الربيع (SSO) بطول متر واحد في أستراليا إلى منطقة أقل من 1/7 القطر الظاهر للقمر. بعد 13 ساعة ، أداة ثانية أكبر قليلاً - وحدة P60 1.5 متر في جبل. بالومار - انضم أيضا إلى المطاردة. لم يتم التقاط أي أداة - على الرغم من التقاط ضوء خافت بمقدار 22 - أي شيء غير عادي لتلك المنطقة من الفضاء. ومع ذلك ، سقطت مجرة حلزونية كبيرة الحجم وجذابة للغاية 19.5 في وجهها بشكل جيد داخل قبضة أدواتها.
بعد خمسة عشر يومًا ، صورت أداة Keck ESI التي يبلغ طولها 10 أمتار في ماونا كيا ، هاواي نفس المنطقة باللون الأزرق والأحمر إلى حد 26.9. في هذا العمق البصري ، يمكن رؤية "نقطة" مميزة بحجم 24 نقطة (يشتبه في أنها منطقة تكوين نجمة HII) على بعد 3 ثوانٍ شمال المجرة الحلزونية. جرت محاولة أخيرة للكشف عن أي شيء آخر في 1 يناير 2003 - مرة أخرى باستخدام Keck 10 متر. لم يلاحظ أي تغيير في الضوء البصري المنبثق من منطقة GRB 020819. كل هذا أكد أنه لم يرافق أي توهج مرئي ثورة أشعة غاما التي اكتشفها HETE-2 قبل 134 يومًا تقريبًا. كان لدى فريق التحقيق "مفجر أشعة غاما المظلمة". في وقت لاحق ، ستأتي مهمة اكتشاف ما هو عليه - أو على الأقل لم يكن ...
بشكل دوري طوال دورة الفحص البصري وشبه الأشعة تحت الحمراء ، تم رصد منطقة الاندفاع في ترددات الموجات الراديوية. باستخدام VLA (مصفوفة كبيرة جدًا - تتكون من 27 طبقًا مُهيأ على شكل Y بطول 25 مترًا تقع على بعد خمسين ميلاً غرب سوكورو ، نيو مكسيكو) نجح الفريق في التقاط درب متضائل يبلغ 8.48 غيغاهرتز وحدد موقعه المحلي.
تم جمع موجات الراديو الأولى من GRB 020819 بعد 1.75 يومًا من تنبيه HETE-2. بحلول اليوم 157 ، سوت مستويات الطاقة في الترددات اللاسلكية لدرجة أنه لم يعد من الممكن رؤية المصدر بثقة. ولكن بحلول هذا الوقت ، كان موقعها محددًا بـ "النقطة" بثلاث ثوان قوسية شمال قلب المجرة الحلزونية غير المخططة سابقًا. لسوء الحظ - بسبب ضعفها - لم يتم تحديد المسافة إلى النقطة نفسها من خلال التحليل الطيفي - إلا أنه تم العثور على المجرة على بعد حوالي 6.2 بي واي واي وتتمتع "بثقة عالية" من حيث وجود علاقة مع المصدر.
نتيجة لهذه التحقيقات ، يتعلم الفلكيون الآن المزيد والمزيد عن فئة من الأحداث الكارثية التي تؤدي إلى تدفقات هائلة من الفوتونات ذات الطاقة العالية والمنخفضة بينما تتخطى الترددات المتوسطة تقريبًا - مثل الأشعة فوق البنفسجية ، المرئية ، وشبه القريبة من الضوء. هل هناك أي شيء يمكن أن يفسر ذلك؟
استنادًا إلى التعلم من GRB 020819 ، استكشف الفريق ثلاثة نماذج لصدمات كرة نارية حول كيفية حدوث GRBs المظلمة. من بين الثلاثة (توسع متساوٍ للغازات عالية الطاقة إلى وسط متجانس ، وحتى توسع في وسط طبقي ، ونفاثة متوازنة تخترق أيًا من نوع الوسيط) ، كان أفضل ملاءمة ضد سلوكيات GRB 020819 هو التوسع المتساوي للغازات عالية الطاقة إلى وسط متجانس للغازات الأخرى (نموذج اقترحه أولاً عالم الفيزياء الفلكية ر. ساري وآخرون في عام 1998). وتتمثل فضيلة نموذج التوسع المتناحي هذا (على حد تعبير فريق التحقيق) في أنه "يجب التذرع فقط بكمية متواضعة من الانقراض" لمراعاة غياب الضوء المرئي.
بالإضافة إلى تضييق نطاق السيناريوهات المحتملة المرتبطة بـ GRBs المظلمة ، خلص الفريق إلى أن "GRB 020819 ، وهو انفجار قريب نسبيًا ، هو واحد فقط من اثنين من الـ 14 GRB المترجمة إلى (في غضون دقيقتين قوسيتين باستخدام) HETE-2 ليس لديها OA المبلغ عنها. ويدعم هذا الاقتراح الأخير القائل بأن جزء الاندفاع المظلم أقل بكثير مما تم اقتراحه سابقًا ، ربما صغيرًا بنسبة 10٪ ".
كتبه جيف بربور
