تعد انفجارات أشعة جاما من بين أقوى الأحداث في الكون ، حيث يتم إشعالها عندما تموت النجوم في انفجارات ضخمة أو عندما تندمج في ... انفجارات ضخمة.
عندما تحدث هذه الانفجارات الكونية العنيفة ، فإنها تتصرف مثل المنارات الكونية ، وتطلق أشعة من بعض الضوء الأكثر سطوعًا في الكون ، جنبًا إلى جنب مع تدفق النيوترينوات ، تلك الجزيئات الشبيهة بالشبح التي تنزلق عبر الكون تقريبًا غير مكتشفة تمامًا.
من الواضح أنك لن ترغب في التعرض لواحدة من هذه الاندفاعات القاتلة المميتة للقلي لل DNA. لكن الفيزيائيين اعتادوا على الاعتقاد بأن انفجارات أشعة جاما كانت خطيرة فقط إذا كنت في المسار الضيق لإحدى الطائرات القادمة من الانفجار. لسوء الحظ ، تشير دراسة جديدة تم تحديثها على قاعدة بيانات arXiv في 29 نوفمبر (ولكن لم تتم مراجعتها بعد من قبل النظراء) إلى أن هذه الانفجارات هي أخبار سيئة في كل مكان وقد ترسل أشعة قاتلة بزاوية أوسع بكثير مما كان يعتقد سابقًا.
مصانع أشعة جاما الكونية
على مدى عقود ، حدد علماء الفلك نوعين من رشقات أشعة جاما السماوية (تسمى GRBs للاختصار): طويلة تدوم أكثر من ثانيتين (حتى عدة دقائق) وأخرى قصيرة تستمر أقل من ثانيتين. لسنا متأكدين تمامًا من أسباب ظهور GRBs في الفضاء ، ولكن يُعتقد أن النجوم الطويلة يتم إنتاجها عندما تموت أكبر النجوم في الكون في انفجارات السوبرنوفا ، تاركة وراءها النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء. موت كارثي مثل هذا يطلق كميات هائلة من الطاقة في وميض نسبي ، وفويلا! انفجارات أشعة غاما.
من ناحية أخرى ، يُعتقد أن GRBs القصيرة تنشأ من آلية مختلفة تمامًا: اندماج نجمين نيوترونيين. هذه الأحداث ليست قوية تقريبًا مثل أبناء عمومتهم المستعرات الأعظمية ، لكنهم يجرون ما يكفي من الدمار محليًا لإنتاج وميض من أشعة غاما.
داخل محرك نفاث
ومع ذلك ، عندما تصطدم النجوم النيوترونية ، فهذا شيء قبيح. يزن كل نجم نيوتروني عدة أضعاف كتلة شمس الأرض ، لكن هذه الكتلة يتم ضغطها في كرة لا تتعدى حجمها مدينة نموذجية. في لحظة الاصطدام بين شيئين ، تدور حول بعضها البعض بشراسة في جزء سليم من سرعة الضوء.
بعد ذلك ، تندمج النجوم النيوترونية لتشكل إما نجمًا نيوترونيًا أكبر أو ثقبًا أسود ، إذا كانت الظروف مناسبة ، تاركة وراءها دمارًا من الدمار والحطام من الكارثة السابقة. تنهار حلقة المادة هذه على جثة النجم النيوتروني السابق ، وتشكل ما يُعرف باسم قرص التنامي. في حالة الثقب الأسود المشكل حديثًا ، يغذي هذا القرص الوحش الموجود في قلب كومة الحطام بمعدل يصل إلى بضع شموس من الغاز في الثانية.
مع كل الطاقة والمواد التي تدور حول وتصب في مركز النظام ، تؤدي رقصة معقدة (وغير مفهومة) من القوى الكهربائية والمغناطيسية إلى لف المواد وإطلاق طائرات من هذه المادة لأعلى بعيدًا عن القلب ، على طول محور الدوران من الجسم المركزي وفي النظام المحيط. إذا اخترقت تلك الطائرات ، فإنها تظهر ككشافات عملاقة موجزة تتسابق بعيدًا عن التصادم. وعندما تصادف هذه الكشافات الأرض ، نحصل على نبض من أشعة غاما.
لكن هذه الطائرات ضيقة نسبيًا ، وطالما أنك لا ترى GRB مباشرًا ، فلا ينبغي أن يكون خطيرًا ، أليس كذلك؟ ليس بهذه السرعة.
مصنع النيوترينو
اتضح أن الطائرات تتشكل وتتحرك بعيدًا عن موقع اندماج النجوم النيوترونية بطريقة فوضوية ومعقدة. تلتف السحب الغازية وتتشابك مع بعضها البعض ، ولا تأتي تدفقات الإشعاع والمواد بعيدًا عن الثقب الأسود المركزي في خط أنيق ومنظم.
والنتيجة هي فوضى تامة ومدمرة.
في الدراسة الجديدة ، اكتشف زوج من علماء الفيزياء الفلكية تفاصيل هذه الأنظمة بعد حادث التصادم. أولى الباحثون اهتماما وثيقا بسلوك السحب الضخمة من الغاز أثناء تحليقهم فوق أنفسهم في التدافع المدعوم من الطائرات الهاربة.
في بعض الأحيان ، تتصادم هذه السحب الغازية مع بعضها البعض ، وتشكل موجات صدمة يمكنها تسريع وتزويد مجموعاتها الخاصة من الإشعاع والجسيمات عالية الطاقة ، والمعروفة باسم الأشعة الكونية. هذه الأشعة ، المكونة من البروتونات والأنوية الثقيلة الأخرى ، تحصل على طاقة كافية لتسريع سرعة الضوء تقريبًا ، حتى تتمكن من الاندماج مؤقتًا لإنتاج مجموعات غريبة ونادرة من الجسيمات ، مثل البيونات.
ثم تتحلل البيونات بسرعة في أمطار النيوترينوات ، وهي جسيمات صغيرة تغمر الكون ولكن نادراً ما تتفاعل مع مادة أخرى. ولأن هذه النيوترينوات يتم إنتاجها خارج المنطقة الضيقة من الطائرة التي تنفجر بعيدًا عن GRB نفسها ، يمكن رؤيتها حتى عندما لا نحصل على الانفجار الكامل لأشعة جاما.
النيوترينوات نفسها هي علامة على أن التفاعلات النووية الشرسة القاتلة تحدث بعيدًا عن مركز الطائرات. نحن لا نعرف حتى الآن بالضبط مدى امتداد منطقة الخطر ، ولكن أفضل من آسف.
باختصار ، لا تقترب من اصطدام النجوم النيوترونية.
بول م. سوتر فيزيائي فلكي فيجامعة ولاية أوهايومضيفاسأل رائد فضاء وراديو الفضاء، ومؤلف كتابمكانك في الكون.
