باستخدام مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ALMA)، سجل علماء الفلك، لأول مرة، اندماج نجم نيوتروني متفجر لنجم نيوتروني مع نجم آخر. لقد اكتشفوا ضوءًا بطول موجي ملليمتري من انفجار ناري ناجم عن الاندماج. ويُعتقد أن هذا الضوء هو أحد أكثر انفجارات أشعة جاما قصيرة الأمد نشاطًا والتي تم رصدها على الإطلاق - GRB 211106A.
وقال تانموي لاسكار، الذي سيبدأ العمل قريبًا كأستاذ مساعد في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة يوتا: "تحدث عمليات الاندماج بسبب إشعاع موجة الجاذبية الذي يزيل الطاقة من مدار النجوم الثنائية، مما يتسبب في دوران النجوم تجاه بعضها البعض."
"الانفجار الناتج يصاحبه نفاثات تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء. عندما يتم توجيه إحدى هذه التدفقات نحو الأرض، نلاحظ نبضة قصيرة من أشعة جاما الإشعاع أو GRB قصير الأمد.
غالبًا ما يكون من الصعب اكتشاف انفجارات أشعة غاما قصيرة المدى. حتى الآن، تم اكتشاف ستة فقط من انفجارات GRB قصيرة المدة عند الأطوال الموجية الراديوية. علاوة على ذلك، لم يتم اكتشاف أي منها بأطوال موجية ملليمترية.
وقال لاسكار "تكمن الصعوبة في المسافة الهائلة التي تفصلنا عن انفجارات أشعة جاما والقدرات التكنولوجية للتلسكوبات. GRB قصيرة المدة الشفق مضيئة للغاية وحيوية. لكن هذه الانفجارات تحدث في مجرات بعيدة، مما يعني أن الضوء الصادر عنها يمكن أن يكون خافتًا جدًا بالنسبة لتلسكوباتنا الموجودة على الأرض. قبل ALMA، لم تكن التلسكوبات المليمترية حساسة بما يكفي للكشف عن هذه الشفق.
كان الضوء المنبعث من GRB 211106A خافتًا جدًا لدرجة أنه في حين أن عمليات رصد الأشعة السينية المبكرة بواسطة مرصد Neil Gehrels Swift التابع لناسا شهدت الانفجار، إلا أن المجرة المضيفة كانت غير قابلة للاكتشاف عند هذا الطول الموجي. ولذلك، لم يتمكن العلماء من تحديد موقعه بدقة.
إن معرفة المجرة التي ينشأ منها الانفجار وفهم المزيد عن الانفجار نفسه يحتاج إلى استخدام ضوء الشفق. افترض العلماء في البداية أن هذا الانفجار قد ينشأ من مجرة قريبة عندما تم العثور على نظير الأشعة السينية فقط.
وقال لاسكار "لقد أضاف كل طول موجي بعدًا جديدًا لفهم العلماء لـ GRB، وكان المليمتر، على وجه الخصوص، حاسمًا لكشف الحقيقة حول الانفجار".
"لقد كشفت ملاحظات هابل عن مجال لا يتغير من المجرات. لقد أتاحت لنا حساسية ALMA التي لا مثيل لها تحديد موقع انفجارات GRB في هذا المجال بدقة أكبر، وتبين أنها موجودة في مجرة خافتة أخرى، وهي أبعد. وهذا بدوره يعني أن انفجار أشعة غاما قصير الأمد هذا أقوى مما كنا نعتقد في البداية، مما يجعله واحدًا من أكثر الانفجارات سطوعًا وحيوية على الإطلاق.
وأضاف وين فاي فونج، الأستاذ المساعد في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة نورث وسترن: "كان انفجار أشعة غاما القصير هذا هو المرة الأولى التي حاولنا فيها مراقبة حدث كهذا باستخدام ALMA. من الصعب جدًا الحصول على الوهج اللاحق للانفجارات القصيرة، لذلك كان من المذهل التقاط هذا الحدث وهو ساطع للغاية. وبعد سنوات عديدة من مراقبة هذه الانفجارات، يفتح هذا الاكتشاف المفاجئ مجالًا جديدًا للدراسة، لأنه يحفزنا على مراقبة المزيد منها باستخدام ALMA، ومصفوفات التلسكوب الأخرى، في المستقبل.
قال جو بيسي، مسؤول برنامج مؤسسة العلوم الوطنية في NRAO/ALMA: "هذه الملاحظات رائعة على العديد من المستويات. أنها توفر المزيد من المعلومات لمساعدتنا على فهم اللغز انفجارات أشعة جاما (والفيزياء الفلكية للنجوم النيوترونية بشكل عام). كما أنها توضح مدى أهمية عمليات الرصد ذات الأطوال الموجية المتعددة باستخدام التلسكوبات الفضائية والأرضية في فهم الظواهر الفيزيائية الفلكية.
إيدو بيرجر أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد والباحث في مركز الفيزياء الفلكية | وقال هارفارد وسميثسونيان، "تتطلب دراسة انفجارات أشعة جاما قصيرة المدة التنسيق السريع بين التلسكوبات حول العالم وفي الفضاء، والتي تعمل على جميع الأطوال الموجية. في حالة GRB 211106A، استخدمنا بعضًا من أقوى التلسكوبات المتاحة - ALMA، ومصفوفة Karl G. Jansky الكبيرة جدًا (VLA) التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية، ومرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا، وتلسكوب هابل الفضائي.
"مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) الذي يعمل الآن والتلسكوبات الضوئية والراديو المستقبلية التي يبلغ طولها 20-40 مترًا مثل الجيل التالي من VLA (ngVLA)، سنكون قادرين على إنتاج صورة كاملة لهذه الأحداث الكارثية ودراستها في مسافات غير مسبوقة."
عسكر محمد, "باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يمكننا الآن التقاط طيف من المجرة المضيفة ومعرفة المسافة بسهولة، وفي المستقبل، يمكننا أيضًا استخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لالتقاط وهج الأشعة تحت الحمراء ودراسة تركيبها الكيميائي. باستخدام ngVLA، سنكون قادرين على دراسة البنية الهندسية للتوهجات اللاحقة ووقود تكوين النجوم الموجود في البيئات المضيفة لها بتفاصيل غير مسبوقة. أنا متحمس لهذه الاكتشافات القادمة في مجالنا."
المرجع مجلة:
- تانموي لاسكار، أليسيا روكو إسكوريال. أول توهج مليمتري قصير من GRB: الطائرة النفاثة ذات الزاوية الواسعة لـ SGRB 211106A النشيطة للغاية. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. أرخايف: 2205.03419v2
