این فورانهای نیرومند میتوانند تا یک کوینتیلیون (۱۰¹⁸) برابر خورشید درخشانتر باشند. از زمانی که نخستین بار در سال ۱۳۴۶ توسط ماهوارههای Vela 3 و ۴ (که برای شناسایی انفجارهای هستهای طراحی شده بودند) کشف شدند، اخترشناسان همواره به دنبال یافتن منشأ این رویدادها بودهاند. امروزه، به طور گسترده پذیرفته شده است که انفجارهای بلندمدت GRB ناشی از فروپاشی ستارگان بسیار پرجرم هستند، در حالی که انفجارهای کوتاهمدت ناشی از ادغام اجرام دوتایی مانند ستارههای نوترونی و/یا سیاهچالهها به وجود میآیند.
اخترشناسان اخیراً بررسی کردهاند که چگونه میتوان از این رویدادهای قدرتمند برای مطالعه شکلگیری ستارگان در کهکشانهای اولیه و اندازهگیری فواصل کیهانی استفاده کرد. در مقالهای جدید، تیمی از دانشمندان آمریکایی و مجارستانی پیشنهاد دادهاند که از GRBها میتوان برای کاوش ساختارهای بزرگمقیاس جهان بهره برد. آنها توضیح میدهند که این روش میتواند به اخترشناسان و کیهانشناسان کمک کند تا به پرسشهای بیپاسخ درباره مدلهای کیهانشناسی موجود و ساختار کلی کیهان پاسخ دهند.
رهبری این پژوهش را «ایشتوان هوروات»، استاد فیزیک و علوم طبیعی در دانشگاه ملی خدمات عمومی (NUPS) بوداپست برعهده داشت. او به همراه همکارانی از NUPS، دانشگاه اتوش (Eötvös)، مرکز تحقیقات اخترشناسی و علوم زمین در رصدخانه کنکولی، دانشگاه دبرسن، و مرکز تحقیقات پلاسما و هواشناسی فضایی در دانشگاه آلاباما، هانتسویل این تحقیق را انجام دادند. مقاله مربوط به این پژوهش بهتازگی منتشر شده است.
بر اساس مدلهای کیهانشناسی استاندارد، جهان در مقیاسهای بزرگ همگن و همجهتنما (ایزوتروپ) است؛ به این معنی که در هر جهت و مکانی ظاهر یکسانی دارد و مرکز خاصی برای آن وجود ندارد. این دیدگاه که با نام «اصل کیهانشناختی» شناخته میشود، از «اصل کوپرنیکی» سرچشمه گرفته است که بیان میکند هیچ نقطهای در کیهان موقعیتی ویژه ندارد. با این حال، ساختارهای کیهانی عظیمی که با GRBها و سایر اجرام درخشان شناسایی شدهاند، این اصل را به چالش کشیدهاند. از جمله آنها میتوان به «قوس غولپیکر لوپز» اشاره کرد که خوشهای از کهکشانهاست و حدود ۳.۳ میلیارد سال نوری را در بر میگیرد.
نویسندگان مقاله اشاره میکنند که GRBها به قدری درخشاناند که میتوان آنها را از فواصل بسیار دور مشاهده کرد. با ابزارهای کنونی، GRBهایی با انتقال به سرخ (redshift) بیش از z = 7 نیز شناسایی شدهاند که معادل فواصل کیهانی حدود ۱۳ میلیارد سال نوری هستند. در سالهای اخیر، اخترشناسان از این پدیدهها برای شناسایی تراکمهای بیش از حد ماده، مانند دیوار بزرگ اسلون، دیوار قطب جنوب و ابرخوشه شاه گیدورا استفاده کردهاند. همچنین دیوار بزرگ «هرکول-تاج شمالی» (HerCrbGW) نیز کشف شده که بزرگترین ساختار کیهانی مشاهدهشده است و پهنایی حدود ۱۰ میلیارد سال نوری دارد.
به گفته این تیم تحقیقاتی، اگر فرض کنیم که نواحی بزرگ با ویژگیهای ناهماهنگ (ناهمسانگرد) در جهان وجود دارند، GRBها میتوانند ابزاری برای بررسی آنها باشند. در گذشته نیز تلاشهایی برای مطالعه ناهماهنگیهای جزئی در توزیع ماده با استفاده از GRBها صورت گرفته بود، اما محدودیت ابزارهای اولیه در اندازهگیری فاصله GRBها باعث ایجاد پیچیدگی در نتایج شده بود. این مشکل زمانی حل شد که اخترشناسان دریافتند میتوان انتقال به سرخ را از طریق مشاهدات پسادرخش (afterglow) GRBها اندازهگیری کرد.
افزون بر این، به دلیل ماهیت گذرای GRBها، تنها بخشهایی از هر ساختار بزرگمقیاس در یک زمان مشخص قابل مشاهده هستند. نکته کلیدی، انجام مشاهدات پیوسته و گسترده در طول زمان است تا نمونههای بیشتری از GRBها جمعآوری شود و با استفاده از آنها ساختارهای کیهانی اندازهگیری و با میانگین جهانی مقایسه شوند. این تیم برای مطالعه خود از پایگاههای دادهای بهره برد که شامل مختصات مکانی، پسادرخشها و انتقال به سرخ GRBها بود.
بیشتر این GRBها توسط رصدخانه نیل گهرلز سوئیفت ناسا و تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی شناسایی شدهاند. دادههای مربوط به انتقال به سرخ نیز عمدتاً از منابعی همچون فهرست آنلاین GRB (GRBOX)، شبکه مختصات GRB (GCN)، و مجموعه دادههای عمومی که توسط یوخن گرینر از موسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی گردآوری شده، به دست آمده است. از این منابع، ۵۴۲ GRB با موقعیت زاویهای مشخص و انتقال به سرخ دقیق انتخاب شد.
از این تعداد، ۲۶۲ GRB در نیمکره شمالی کهکشانی قرار داشتند که تمرکز اصلی تحلیل نیز روی همین ناحیه بود (و محل قرارگیری HerCrbGW نیز در همین ناحیه است). در پژوهشهای پیشین، هوروات و همکارانش سه خوشه در این ساختار شناسایی کرده بودند. در این مطالعه جدید، آنها یک خوشه چهارم را شناسایی کردند که خوشه سوم را در بر میگرفت و بین ۱۱۰ تا ۱۲۰ GRB را شامل میشد. این خوشه جدید دامنه انتقال به سرخ وسیعتری (از ۰.۳۳ تا ۲.۴۳) نسبت به دو خوشه قبلی داشت. آنها نتیجه گرفتند که HerCrbGW از آنچه پیشتر تصور میشد، در بُعد شعاعی بسیار بزرگتر است.
یافتههای آنها نشان میدهد که GRBها پتانسیل بالایی برای کاوش در فواصل، ساختار و سایر پارامترهای کیهانی دارند. با این حال، آنها تأکید میکنند که مطالعهشان تحت تأثیر سوگیریها و پرسشهای بیپاسخ در مورد توزیع مکانی GRBها قرار دارد. آنها میگویند:
«در نتیجه، ممکن است بینظمیهایی در مقیاس بزرگ در توزیع فضایی GRBها وجود داشته باشد که لزوماً در دیگر اجرام کیهانی مشاهده نمیشود. برای رسیدن به پاسخ قطعی، به مشاهدات دقیقتر و گستردهتری نیاز است.»
