أقوى انفجار فضائي على الإطلاق يكشف عن تطور مفاجئ: ScienceAlert

وفي أكتوبر 2022، بدأت عمليات المسح لرصد السماء بحثًا عن انفجارات في الفضاء مثل الضفدع في جورب.

السبب؟ شيء ما على بعد 2.4 مليار سنة ضوئية أطلق أكبر انفجار لأشعة غاما تم تسجيله على الإطلاق. وقد سجل الحدث، GRB 221009A، رقما قياسيا بلغ 18 تيرا إلكترون فولت، وكان قويا للغاية لدرجة أنه هز الغلاف الجوي الخارجي للأرض.

الحدث، الملقب بالقارب (للألمع على الإطلاق)، قررنا لاحقًا أنه ولادة ثقب أسود نتيجة الموت العنيف لنجم ضخم.

الآن كشف تحليل جديد للضوء المتطور عن تعقيدات هذا الانفجار، ووجد أنه على الرغم من كل غضب أشعة جاما، كان القارب في الواقع عاديًا بشكل مدهش، وهو أمر لم نتوقعه.

“إنها ليست أكثر سطوعًا من المستعرات الأعظم السابقة” يقول عالم الفيزياء الفلكية بيتر بلانشارد من جامعة نورث وسترن في الولايات المتحدة.

“يبدو الأمر طبيعيًا إلى حد ما في سياق المستعرات الأعظم الأخرى المرتبطة بانفجارات أشعة جاما الأقل نشاطًا (GRBs). قد تتوقع أن نفس النجم المنهار الذي ينتج انفجارات GRB نشطة جدًا ومشرقة من شأنه أن ينتج أيضًا مستعرًا أعظم نشطًا ومشرقًا للغاية. لكنه وتبين أن الأمر ليس كذلك، فلدينا انفجار GRB شديد الإضاءة، ولكنه مستعر أعظم عادي.”

انفجارات أشعة جاما هي أقوى الانفجارات التي شوهدت في الكون. إنها، كما يوحي اسمها، انفجارات من إشعاع غاما – الضوء الأكثر نشاطًا في الكون – والتي يمكن أن تنفجر في 10 ثوانٍ بنفس الطاقة التي تنبعث منها الشمس في 10 مليارات سنة.

نحن نعرف على الأقل حدثين رئيسيين يمكنهما إنشاء انفجارات GRB: تكوين ثقب أسود عندما يتحول نجم ضخم إلى مستعر أعظم، أو السوبرنوفا المصاحب لاندماج نجمين نيوترونيين.

يُعتقد أيضًا أن أنواع المستعرات التي تنتج انفجارات أشعة جاما هي المسؤولة عن إنتاج العناصر الثقيلة في الكون. المشكلة هي أن العناصر الثقيلة ببساطة لم تكن موجودة حتى صنعتها النجوم.

تتشكل النجوم في الغالب من غاز الهيدروجين الموجود بكثرة في الكون، لكنها تحطم النوى الذرية معًا لتكوين عناصر أثقل. ويصل هذا إلى الحديد، لأن اندماج ذرات الحديد يمتص طاقة أكثر مما يولد.

ومع ذلك، فإن العناصر الأثقل من الحديد يمكن أن تتشكل أثناء المخاض العنيف للانفجار الكوني العملاق. وقد رأينا ذلك! في أعقاب اصطدامات النجوم النيوترونية، اكتشف العلماء عناصر ثقيلة جدًا بحيث لا يمكن أن تتشكل عن طريق الاندماج الأساسي.

ولكن هناك الكثير لا نعرفه. إذا تمكنا من تضييق نطاق الانفجارات التي من المرجح أن تنتج هذه العناصر، فسيكون لدينا أداة جديدة لفهم ليس فقط كيفية صنع الكون للأشياء، ولكن مدى شيوع مثل هذه الانفجارات.

لذا، بطبيعة الحال، أراد بلانشارد وزملاؤه إلقاء نظرة على GRB 221009A لمعرفة ما إذا كانت هناك دلائل على وجود عناصر ثقيلة في الضوء المنبعث منها.

لكن كان عليهم الانتظار. كان الانفجار شديد السطوع لدرجة أنه أعمى أدواتنا.

“كان انفجار GRB ساطعًا للغاية لدرجة أنه حجب أي توقيع محتمل للمستعر الأعظم في الأسابيع والأشهر الأولى بعد الانفجار.” يشرح بلانشارد.

“في هذه الأوقات، كان ما يسمى بالتوهج اللاحق لـ GRB يشبه المصابيح الأمامية لسيارة تتجه نحوك مباشرة، مما يمنعك من رؤية السيارة نفسها. لذلك، كان علينا أن ننتظر حتى يتلاشى بشكل كبير لمنحنا فرصة رؤية المستعر الأعظم.”

لم يكن الأمر كذلك إلا بعد مرور ستة أشهر تقريبًا على رؤية الانفجار لأول مرة، حيث تمكن الباحثون من استخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي للنظر إلى الضوء بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء. وبهذه الطريقة تمكنوا من تحديد أن المستعر الأعظم نفسه كان طبيعيًا نسبيًا. من المحتمل أن السبب وراء سطوعه الشديد هو أن تدفق انفجار أشعة جاما كان موجهًا مباشرة نحو الأرض.

بعد ذلك، قام الباحثون بدمج بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي مع الملاحظات الراديوية من مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/تحت المليمترية للبحث عن نطاقات أطوال موجية محددة تتوافق مع وجود العناصر الثقيلة. ومع ذلك، في حين أنهم وجدوا أشياء مثل الكالسيوم والأكسجين، والتي تعتبر قياسية إلى حد ما في المستعرات الأعظم، لم يكن هناك أي علامة على إنتاج العناصر الثقيلة.

الآن، المعدل الذي تندمج به النجوم النيوترونية ليس كافيًا لتوليد كمية المواد الثقيلة التي نراها في الكون. كان من المتوقع أن تكون الانفجارات العملاقة مثل GRB 221009A مساهمًا، لكن عدم وجود العناصر الثقيلة يشير إلى أننا كنا مخطئين في ذلك.

ويقول الباحثون، لذلك نحن بحاجة إلى النظر إلى مصادر محتملة أخرى لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا تحديد الجاني.

“لم نر بصمات هذه العناصر الثقيلة، مما يشير إلى أن انفجارات أشعة غاما النشطة للغاية مثل القارب لا تنتج هذه العناصر.” يقول بلانشارد.

“هذا لا يعني أن جميع دفقات GRB لا تنتجها، ولكنها جزء أساسي من المعلومات بينما نواصل فهم مصدر هذه العناصر الثقيلة. ستحدد الملاحظات المستقبلية مع JWST ما إذا كان أبناء عمومة BOAT “الطبيعيون” ينتجون هذه العناصر. “

وقد تم نشر النتائج في علم الفلك الطبيعة.