يُظهِر انطباع هذا الفنان اندماج نجمين نيوترونيين ، يحيط بهما شراب من المواد المحررة مع نفاثة تتدفق عبرها.
(الصورة: © Beabudai Design)
كشفت دراسة جديدة أن نظرة شديدة التفصيل لأول اندماج نجم نيوتروني تم اكتشافه تكشف كيف أن الاصطدامات بين النجوم الميتة يمكن أن تولد بعض أقوى الانفجارات في الكون.
شهد علماء الفلك في عام 2017 اندماجًا لأول مرة مع النجوم النيوترونية. النجوم النيوترونية هي بقايا النجوم الكبيرة التي ماتت في انفجارات كارثية تعرف باسم السوبرنوفا. اسم مستمد من حقيقة أن إن جاذبية هذه النجوم قوية بما فيه الكفاية لسحق البروتونات والإلكترونات معًا لتشكيل النيوترونات.
توصل الباحثون إلى اكتشاف عام 2017 من خلال الكشف عن التموجات في نسيج المكان والزمان والمعروفة باسم موجات الجاذبية ، والتي تشع من تحطم بين زوج من النجوم النيوترونية التي تقع على بعد حوالي 130 مليون سنة ضوئية من الأرض. تابع العلماء اكتشاف هذا الاندماج ، الملقب بـ GW170817 ، بملاحظات مصنوعة من التلسكوبات التقليدية.
بعد ما يزيد قليلاً عن الثانية بعد اكتشاف موجات الجاذبية GW170817 ، اكتشف الباحثون ، عبر التلسكوب ، انفجارًا قصيرًا لأشعة جاما. مثل هذه الرشقات هي أقوى الانفجارات في الكون. كل حدث يولد انفجارًا ، في أي مكان من المللي ثانية إلى الدقائق ، يمنح نفس الطاقة التي توفرها الشمس طوال عمرها البالغ 10 مليار عام. تنقسم الاندفاعات تقليديًا إلى مجموعتين - طويلة وقصيرة - اعتمادًا على ما إذا كانت تستمر أكثر أو أقل من ثانيتين ، على التوالي.
لقد ثبت أن البث الراديوي والأشعة السينية غير المألوف الذي شوهد من GW170817 يمثل تحديًا للعلماء. أحد الاحتمالات هو أن هذا التوهج المحير كان نتيجة نفاثات إشعاعية قوية وضيقة من بقايا الاصطدام التي تم حفرها خلال بقية الأنقاض وتم توجيهها "بعيدًا عن المحور" أو بعيدًا عن خط رؤية الأرض. يشير نموذج آخر إلى أن هذه الطائرات لم تخترق قصاصات الاندماج ، ولكن بدلاً من ذلك قامت بتسخينها ، مما أدى إلى ظهور شرنقة موسعة من المواد.
قال باحثو الدراسة إن تسليط الضوء على آثار GW170817 يمكن أن يضيء أصول انفجارات أشعة غاما القصيرة. كشفت أعمال سابقة عن أن انفجارات أشعة غاما الطويلة هي على الأرجح ناجمة عن نفاثات من المواد التي يتم التقاطها من المستعرات الأعظمية بسرعات نسبية ، أو قريبة من سرعة الضوء. وقال أوم شاران سلفيا ، عالِم الفيزياء الفلكية في المرصد الفلكي في بريرا في إيطاليا والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة ، لموقع Space.com: "إن انفجارات أشعة غاما القصيرة ، من ناحية أخرى ، ظلت لغزًا".
كان سبب شفق GW170817 قيد المناقشة لأن البحث السابق لم يتمكن من الحصول على صور بدقة كافية لاستنتاج حجم مصدر هذه الانبعاثات. للمساعدة في حل هذا اللغز ، استخدم السلفية وزملاؤه مجموعة من 32 مقرابًا لاسلكيًا منتشرة في خمس قارات لفحص الشفق الراديوي لـ GW170817 بعد حوالي 207 أيام من الاندماج. من خلال دمج البيانات من هذه المجموعة ، ابتكر الباحثون بشكل أساسي تلسكوبًا لاسلكيًا واحدًا كبيرًا للغاية - يبلغ عرضه 7380 ميلًا (11878 كيلومترًا) وقويًا بما يكفي للحصول على صورة أكثر حدة للانفجار.
وقال الباحثون إن هذه النتائج الجديدة تشير إلى أن مصدر الراديو هذا له حجم ضيق نسبيًا ، وهو لا يدعم نموذج الشرنقة. بدلاً من ذلك ، تشير البيانات إلى أن GW170817 ولدت طائرة نفاثة تتحرك بسرعات نسبية قادرة على اللكم عبر الحطام المحيط في الفضاء النجمي وما بعده.
وقال السلفية "صورتنا بفضل الدقة العالية للغاية - قريبة من أعلى دقة ممكنة لهذا النوع من المراقبة - يمكن أن تفصل بين هذين السيناريوهين".
هذه النتائج "سلطت الضوء على طبيعة انفجارات أشعة غاما القصيرة ؛ وبالمثل لأبناء عمومتهم" الطويلين ، يتم إنتاجها بواسطة الطائرات النسبية ، "جيانكارلو غيرلاندا ، عالم فيزياء فلكية في المرصد الفلكي في بريرا والمؤلف المشارك في الدراسة ، قال لموقع Space.com. وقدر الباحثون أن ما لا يقل عن 10 في المائة من عمليات اندماج النجوم النيوترونية تولد مثل هذه الطائرات النسبية.
قام العلماء بتفصيل نتائجهم في عدد 22 فبراير من مجلة ساينس.
