حقوق الصورة: ESO
في 29 مارس 2003 ، اكتشف مستكشف ناسا العالي الطاقة عابرًا انفجارًا ساطعًا لأشعة جاما ، وبعد فترة وجيزة ركزت التلسكوبات من جميع أنحاء العالم على الجسم ؛ تسمى الآن GRB 030329 وتبلغ مساحتها 2.6 مليار سنة ضوئية. من خلال قياس الشفق التالي للانفجار ، أدرك الفلكيون أنه يتطابق مع طيف فرط نوفا - انفجارات النجوم الكبيرة للغاية ، على الأقل 25 مرة أكبر من شمسنا. بمطابقة الأطياف ، يمتلك الفلكيون أدلة دامغة على أن هناك صلة ما بين انفجارات أشعة جاما وانفجارات النجوم الكبيرة جدًا.
وقد لوحظ انفجار شديد السطوع لأشعة جاما في 29 مارس 2003 بواسطة مستكشف ناسا العالي الطاقة العابر (HETE-II) ، في منطقة سماء داخل كوكبة ليو.
في غضون 90 دقيقة ، تم الكشف عن مصدر ضوء جديد شديد السطوع ("الشفق البصري") في نفس الاتجاه عن طريق تلسكوب 40 بوصة في مرصد Siding Spring (أستراليا) وكذلك في اليابان. تم تعيين انفجار أشعة غاما GRB 030329 ، وفقًا للتاريخ.
وخلال 24 ساعة ، تم الحصول على طيف أول مفصل للغاية من هذا الكائن الجديد بواسطة مطياف UVES عالي التشتت على تلسكوب VLT KUEYEN البالغ طوله 8.2 م في مرصد ESO Paranal Observatory (تشيلي). سمحت بتحديد المسافة بنحو 2.650 مليون سنة ضوئية (انزياح أحمر 0.1685).
سمحت الملاحظات المستمرة باستخدام أدوات FORS1 و FORS2 متعددة الأوضاع على VLT خلال الشهر التالي لفريق دولي من علماء الفلك [1] بتوثيق التغييرات غير المسبوقة في طيف الشفق البصري لانفجار أشعة غاما. يظهر تقريرهم المفصل في عدد 19 يونيو / حزيران من مجلة "نيتشر" البحثية.
تُظهر الأطياف الظهور التدريجي والواضح لطيف المستعر الأعظم من الطبقة الأكثر نشاطًا المعروفة ، "المستعر الأعظم". يحدث هذا بسبب انفجار نجم ثقيل جدًا - يُفترض أنه أثقل بـ 25 مرة من الشمس. كانت سرعة التمدد المقاسة (التي تزيد عن 30000 كم / ثانية) والطاقة الإجمالية المنبعثة عالية بشكل استثنائي ، حتى داخل فئة hypernova المنتخبة.
من المقارنة مع المزيد من hypernovae القريبة ، فإن الفلكيين قادرون على إصلاح لحظة الانفجار النجمي بدقة جيدة. وتبين أنه في غضون فاصل زمني زائد / ناقص يومين من انفجار أشعة غاما. يقدم هذا الاستنتاج الفريد دليلاً مقنعًا على أن الحدثين مرتبطان بشكل مباشر.
لذلك ، تشير هذه الملاحظات إلى عملية فيزيائية مشتركة وراء انفجار هايبر نوفا والانبعاثات المرتبطة بها لإشعاع أشعة جاما القوي. ويخلص الفريق إلى أنه من المحتمل أن يكون ذلك بسبب الانهيار شبه الفوري وغير المتماثل للمنطقة الداخلية لنجم متطور للغاية (يُعرف بنموذج "Collapsar").
سينفجر انفجار أشعة غاما في 29 مارس في حوليات الفيزياء الفلكية باعتباره "حدثًا محددًا للنوع" ، مما يوفر دليلاً قاطعًا على وجود صلة مباشرة بين انفجارات أشعة غاما الكونية وانفجارات النجوم الضخمة جدًا.
ما هي انفجارات أشعة غاما؟
إن أحد الأحداث الأكثر نشاطًا في الفيزياء الفلكية حاليًا هو دراسة الأحداث الدرامية المعروفة باسم "رشقات أشعة غاما (GRBs)". تم اكتشافها لأول مرة في أواخر الستينيات بواسطة أجهزة حساسة على متن الأقمار الصناعية العسكرية التي تدور في مدارها ، وتم إطلاقها لمراقبة وكشف التجارب النووية. إن هذه الومضات القصيرة لأشعة جاما النشطة ، التي نشأت ، ليس على الأرض ، ولكن بعيدًا جدًا في الفضاء ، تستمر من أقل من ثانية إلى عدة دقائق.
على الرغم من جهود المراقبة الرئيسية ، إلا أنه خلال السنوات الست الماضية أصبح من الممكن تحديد مواقع بعض هذه الأحداث بدقة. بمساعدة لا تقدر بثمن من الملاحظات الموضعية الدقيقة نسبياً لانبعاثات الأشعة السينية المرتبطة بها من قبل العديد من مراصد الأقمار الصناعية للأشعة السينية منذ أوائل عام 1997 ، حدد الفلكيون حتى الآن حوالي 50 مصدرًا قصير الأجل للضوء البصري المرتبط بال GRBs ("التوهج البصري") ).
تم العثور على معظم GRBs تقع على مسافات كبيرة للغاية ("الكونية"). هذا يعني أن الطاقة المنبعثة في بضع ثوان خلال مثل هذا الحدث أكبر من طاقة الشمس خلال كامل عمرها لأكثر من 10000 مليون سنة. إن GRBs هي بالفعل أقوى الأحداث منذ الانفجار العظيم المعروف في الكون ، راجع. ESO PR 08/99 و ESO PR 20/00.
خلال السنوات الماضية ، ظهرت أدلة ظرفية تشير إلى أن GRBs تشير إلى انهيار النجوم الضخمة. كان هذا في الأصل قائمًا على الارتباط المحتمل لانفجار أشعة غاما غير عادي مع مستعر أعظم ("SN 1998bw" ، تم اكتشافه أيضًا باستخدام مقاريب ESO ، راجع ESO PR 15/98). ظهرت المزيد من القرائن منذ ذلك الحين ، بما في ذلك ارتباط GRBs بمناطق تشكل النجوم الضخمة في المجرات البعيدة ، دليل محير على "نتوءات" منحنى الضوء يشبه المستعر الأعظم في التوهجات البصرية لبعض الانفجارات السابقة ، والتوقيعات الطيفية من العناصر المركبة حديثًا ، مراصد مراصد الأشعة السينية.
ملاحظات VLT لـ GRB 030329
في 29 مارس 2003 (تمامًا 11: 37: 14.67 ساعة UT) اكتشف مستكشف ناسا العالي الطاقة (HETE-II) انفجارًا شديدًا لأشعة غاما. بعد تحديد "الشفق البصري" بواسطة تلسكوب 40 بوصة في مرصد انحياز الربيع (أستراليا) ، تم تحديد الانزياح الأحمر للانفجار [3] على أنه 0.1685 عن طريق طيف عالي التشتت تم الحصول عليه باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية في 8.2 م m تلسكوب VLT KUEYEN في مرصد ESO Paranal (تشيلي).
وتبلغ المسافة المقابلة 2650 مليون سنة ضوئية. هذا هو أقرب GRB عادي تم اكتشافه على الإطلاق ، وبالتالي يوفر الفرصة التي طال انتظارها لاختبار العديد من الفرضيات والنماذج التي تم اقتراحها منذ اكتشاف GRBs الأولى في أواخر الستينيات.
مع هذا الهدف المحدد ، تحول فريق رواد الفلك في ESO الآن [1] إلى جهازين آخرين قويين في تلسكوب ESO كبير جدًا (VLT) ، وكاميرا / مطياف FORS1 و FORS2 متعدد الأوضاع. على مدى شهر واحد ، حتى 1 مايو 2003 ، تم الحصول على أطياف كائن التلاشي بمعدل منتظم ، وتأمين مجموعة فريدة من بيانات المراقبة التي توثق التغيرات المادية في الكائن البعيد بتفاصيل غير مسبوقة.
اتصال hypernova
استنادًا إلى دراسة متأنية لهذه الأطياف ، يقدم الفلكيون الآن تفسيرهم لحدث GRB 030329 في ورقة بحثية ظهرت في المجلة الدولية "Nature" يوم الخميس 19 يونيو. تحت العنوان العام "مستعر أعظم نشيط مرتبط بـ انفجر أشعة غاما في 29 مارس 2003 "، استنتج ما لا يقل عن 27 مؤلفًا من 17 معهدًا للأبحاث ، برئاسة الفلكي الدنماركي ينس هجورث ، أن هناك الآن أدلة دامغة على وجود صلة مباشرة بين GRB وانفجار" hypernova " نجم ضخم ومتطور للغاية.
ويستند هذا إلى "الظهور" التدريجي مع وقت طيف من نوع المستعر الأعظم ، يكشف عن الانفجار العنيف للغاية للنجم. مع تجاوز السرعات 30.000 كم / ثانية (أي أكثر من 10٪ من سرعة الضوء) ، تتحرك المادة المقذوفة بسرعة قياسية ، مما يشهد على قوة الانفجار الهائلة.
Hypernovae هي أحداث نادرة ، وربما تكون ناجمة عن انفجار نجوم من نوع "Wolf-Rayet" [4]. تكونت نجوم WR هذه في الأصل بكتلة أعلى من 25 كتلة شمسية وتتألف في الغالب من الهيدروجين. الآن في مرحلة WR الخاصة بهم ، بعد أن جردوا أنفسهم من طبقاتهم الخارجية ، فإنها تتكون تقريبًا من الهيليوم والأكسجين والعناصر الثقيلة الناتجة عن الاحتراق النووي المكثف خلال المرحلة السابقة من حياتهم القصيرة.
يقول Jens Hjorth: "لقد كنا ننتظر هذا لفترة طويلة جدًا ، وقد أعطانا هذا GRB المعلومات المفقودة حقًا. من هذه الأطياف التفصيلية للغاية ، يمكننا الآن تأكيد أن هذا الاندفاع وربما انفجارات أشعة غاما الطويلة الأخرى يتم إنشاؤها من خلال الانهيار الأساسي للنجوم الضخمة. معظم النظريات الرائدة الأخرى ليست محتملة الآن. "
"حدث محدد للنوع"
زميله ، عالم الفلك ESO Palle M؟ ller ، راضٍ بنفس القدر: "ما دفعنا حقًا في البداية هو حقيقة أننا اكتشفنا بوضوح توقيعات السوبرنوفا بالفعل في أول طيف FORS تم التقاطه بعد أربعة أيام فقط من ملاحظة GRB لأول مرة - لم نتوقع ذلك على الإطلاق. بينما كنا نحصل على المزيد والمزيد من البيانات ، أدركنا أن التطور الطيفي كان متطابقًا تمامًا تقريبًا مع تطور المستعر الفائق الذي شوهد في عام 1998. ثم أتاح لنا التشابه بين الاثنين تحديد توقيت دقيق للغاية لحدث المستعر الأعظم الحالي ".
قرر الفلكيون أن انفجار hypernova (المعين SN 2003dh [2]) الموثق في أطياف VLT وحدث GRB الذي لاحظه HETE-II يجب أن يكون قد حدث في نفس الوقت تقريبًا. مع مراعاة المزيد من التحسين ، هناك اختلاف على الأكثر ليومين ، وبالتالي ليس هناك شك على الإطلاق في أن الاثنين مترابطان بشكل سببي.
تضيف Chryssa Kouveliotou من وكالة ناسا: "لقد أثارت Supernova 1998bw شهيتنا ، لكن الأمر استغرق 5 سنوات قبل أن نقول بثقة ، وجدنا المسدس الدخاني الذي سمّر العلاقة بين GRBs و SNe". "قد تصبح GRB 030329 نوعًا من" الرابط المفقود "بالنسبة إلى GRBs."
في الختام ، كان GRB 030329 حدثًا "محددًا للنوع" نادرًا سيتم تسجيله على أنه خط فاصل في الفيزياء الفلكية عالية الطاقة.
ما الذي حدث بالفعل في 29 مارس (أو 2650 مليون سنة مضت)؟
إليكم القصة الكاملة عن GRB 030329 ، كما يقرأها علماء الفلك الآن.
قبل آلاف السنين من هذا الانفجار ، نجم ضخم للغاية ، ينفد من وقود الهيدروجين ، أطلق الكثير من غلافه الخارجي ، وتحول نفسه إلى نجم Wolf-Rayet مزرق [3]. تحتوي بقايا النجم على حوالي 10 كتل شمسية بقيمة الهيليوم والأكسجين والعناصر الأثقل.
في السنوات التي سبقت الانفجار ، استنفد نجم Wolf-Rayet وقوده المتبقي بسرعة. في لحظة ما ، أثار هذا فجأة حدث انفجار hypernova / أشعة غاما. لقد انهار القلب ، دون معرفة الجزء الخارجي من النجم. تشكل ثقب أسود في الداخل ، محاطًا بقرص من المادة المتراكمة. في غضون ثوان قليلة ، تم إطلاق نفاثة من المادة بعيدًا عن ذلك الثقب الأسود.
مرت النفاثة من خلال الغلاف الخارجي للنجم ، وبالتزامن مع رياح قوية من النيكل المشع حديث التكوين 56 التي تهب من القرص بداخلها ، حطمت النجم. هذا التحطيم ، hypernova ، يضيء بشكل مشرق بسبب وجود النيكل. في هذه الأثناء ، اندفعت الطائرة إلى مادة بالقرب من النجم ، وخلق انفجار أشعة غاما الذي سجله الفلكيون على الأرض بعد حوالي 2.650 مليون سنة. لا تزال الآلية التفصيلية لإنتاج أشعة جاما موضع جدل ولكنها ترتبط إما بالتفاعلات بين النفاثة والمادة التي تم طردها من النجم سابقًا ، أو بالتصادم الداخلي داخل النفاثة نفسها.
يمثل هذا السيناريو نموذج "Collapsar" ، الذي قدمه الفلكي الأمريكي ستان ووسلي (جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز) في عام 1993 وعضو في الفريق الحالي ، ويوضح بشكل أفضل ملاحظات GRB 030329.
يقول Woosley: "هذا لا يعني أن لغز انفجار أشعة غاما قد تم حله الآن". "نحن واثقون الآن من أن الانفجارات الطويلة تتضمن انهيارًا أساسيًا و hypernova ، من المحتمل أن يخلق ثقبًا أسود. لقد أقنعنا معظم المشككين. ومع ذلك ، لا يمكننا التوصل إلى أي استنتاج حتى الآن حول أسباب انفجار أشعة غاما القصيرة ، تلك التي تقل مدتها عن ثانيتين ".
المصدر الأصلي: ESO News Release
