هرازگاهی، آسمان شب با انفجاری تماشایی روشن می شود که با پرانرژی ترین نوری که جهان ما می تواند تولید کند، شعله ور می شود. آنها که به عنوان انفجارهای پرتو گاما شناخته میشوند، میتوانند در عرض چند ثانیه آنچه را که خورشید ما در طول عمر خود ساطع میکند، آزاد کنند.
اکنون دانشمندان سیگنالی را یافته اند که قبلاً دیده نشده بود که در طیف تابش الکترومغناطیسی ارسال شده توسط درخشان ترین انفجار پرتو گامای ثبت شده تا کنون مدفون شده است.
این سیگنال یک نور تابشی است – یک ناحیه روشن در طیف پرتو گاما که توسط چیزی که نوری در آن محدوده طول موج خاص ساطع می کند، تولید می شود. و این چیزی است که دانشمندان تعیین کرده اند، نابودی کامل و مطلق است: نابودی متقابل جفت الکترون-پوزیترون، ماده و ضد ماده آن.
این انفجار با نام «BOAT» (مخفف Brightest Of All Time) در اکتبر سال ۲۰۲۲ شناسایی شد. این انفجار نتیجه انفجار یک ستاره بزرگ بود که هسته آن به یک سیاهچاله سقوط کرد و فوتون های پرانرژی زیادی به بیرون ریخت. برای اندازه گیری دقیق مشکل داشت.
اما در واقع اندازهگیریها انجام شد و دانشمندان از همان ابتدا میدانستند که به چیز خاصی نگاه میکنند.
ماریا ادویگ راواسیو، اخترفیزیکدان از دانشگاه رادبود در هلند، میگوید: چند دقیقه پس از فوران BOAT، مانیتور انفجاری پرتو گامای فرمی اوج انرژی غیرمعمولی را ثبت کرد که توجه ما را به خود جلب کرد.
زمانی که من برای اولین بار آن سیگنال را دیدم، به من ضربه زد. تجزیه و تحلیل ما از آن زمان نشان می دهد که این اولین خط انتشار با اطمینان بالا است که در ۵۰ سال مطالعه انفجارهای پرتو گاما دیده شده است.
خطوط گسیلی که به صورت نوارهای درخشان در طیف نور ساطع شده از یک منبع ظاهر میشوند، نشان میدهند که چیزی باعث میشود نور با طول موجهای خاص بیشتر بتابد – منبعی برای انتشار اضافی. به طور مشابه، نوارهای تیره تری که به عنوان خطوط جذب شناخته می شوند، می توانند در جایی که طول موج نور جذب می شود ظاهر شوند.
ویژگیهای گسیل و جذب میتوانند چیزهای زیادی در مورد شیمی تشکیلدهنده فرآیندهای اخترفیزیکی مختلف، از فلزی بودن ستارهها تا مولکولهای موجود در اتمسفر سیارهای دوردست، به ما بگوید.
سناریوهای مختلفی وجود دارد که میتواند یک انفجار پرتو گاما، انفجار پرانرژیترین نور در طیف الکترومغناطیسی ایجاد کند، اما سناریویی که BOAT را تولید کرد – که رسماً GRB 221009A نام داشت – تولد یک سیاهچاله بود. مواد بیرونی ستاره به شدت به فضا پرتاب شد، در حالی که هسته تحت تأثیر گرانش فرو ریخت و متراکم ترین نوع جسم در جهان را تشکیل داد.
این انفجار با فوران یا ذرات در جهت مخالف به بیرون همراه بود. این همان چیزی است که ما در یک انفجار پرتو گاما، با زاویه جت به سمت خط دید ما می بینیم.
هنگامی که GRB 221009A برای اولین بار منفجر شد، روشنایی آن چنان شدید بود که جزئیات را پنهان کرد. بیش از ۸۰ ثانیه، انفجار از اوج انرژی ۱۲ میلیون الکترون ولت به حدود ۶ میلیون الکترون ولت تبدیل شد. تنها پنج دقیقه بعد، روشنایی به اندازه کافی کاهش یافت که تلسکوپ پرتو گامای فرمی خط گسیلی را تشخیص داد که حداقل ۴۰ ثانیه طول کشید.
محققان بر این باورند که پدیده ای به نام نابودی مسئول افزایش درخشش است. هنگامی که یک الکترون و همتای پادماده آن، یک پوزیترون، برخورد می کنند، فوتونی با انرژی ۰.۵۱۱ میلیون الکترون ولت تولید می کنند.
ویژگی انتشار مشاهده شده در قایق انرژی بسیار بالاتری را منعکس می کند، اما محققان توضیحی برای آن دارند. این نابودی در جتی اتفاق افتاد که تقریباً با ۹۹.۹ درصد سرعت نور به سمت ما حرکت می کرد. این باعث شد که انرژی بسیار بالاتر از آنچه بود به نظر برسد، توهمی بر اساس زاویه دید ما که در سایر جت های اخترفیزیکی دیده می شود.
گور اوگانسیان اخترفیزیکدان از موسسه علمی Gran Sasso در ایتالیا توضیح می دهد: از آنجایی که ما به جت نگاه می کنیم، جایی که ماده با سرعت نزدیک به نور در حال حرکت است، این تابش به شدت به آبی تغییر می کند و به سمت انرژی های بسیار بالاتر رانده می شود.
اگرچه به نظر می رسد GRB 221009A نمونه ای شدید از انفجار پرتو گاما است، مشاهدات و تجزیه و تحلیل های بعدی نشان داده است که قایق در واقع کاملاً عادی بوده است – روشنایی آن صرفاً نتیجه جهت گیری آن بوده و درست در جهت ما فوران می کند.
این در واقع یک خبر خوب است. این بدان معناست که ما میتوانیم از BOAT برای درک اینکه چگونه انفجارهای پرتو گاما معمولاً در طول زمان تکامل مییابند و فرآیندهایی که در آنها اتفاق میافتد استفاده کنیم.
الیزابت هیز، اخترفیزیکدان از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا، می گوید: پس از دهه ها مطالعه این انفجارهای کیهانی باورنکردنی، ما هنوز جزئیات عملکرد این جت ها را درک نکرده ایم.
‘یافتن سرنخ هایی مانند این خط انتشار قابل توجه به دانشمندان کمک می کند تا این محیط شدید را عمیق تر بررسی کنند.’
