ستاره شناسان با استفاده از آرایه میلی متری/زیر میلی متری بزرگ آتاکاما (ALMA)، برای اولین بار ادغام ستاره نوترونی انفجاری یک ستاره نوترونی با یک ستاره دیگر را ثبت کردند. آنها نوری به طول موج میلی متری را از یک انفجار آتشین ناشی از ادغام تشخیص دادند. اعتقاد بر این است که این نور یکی از پرانرژی ترین انفجارهای پرتو گامای کوتاه مدتی است که تاکنون مشاهده شده است - GRB 211106A.
تانموی لاسکار که به زودی به عنوان استادیار فیزیک و نجوم در دانشگاه یوتا شروع به کار خواهد کرد، گفت: این ادغام به دلیل تابش امواج گرانشی رخ می دهد که انرژی را از مدار ستارگان دوتایی حذف می کند و باعث می شود ستاره ها به سمت یکدیگر مارپیچ شوند.
انفجار حاصل با جت هایی همراه است که نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. هنگامی که یکی از این جت ها به سمت زمین نشانه می رود، ما یک پالس کوتاه را مشاهده می کنیم اشعه گاما تشعشع یا GRB کوتاه مدت.
تشخیص GRB های کوتاه مدت اغلب دشوار است. تا به حال، تنها 12 GRB کوتاه مدت در طول موج های رادیویی شناسایی شده است. علاوه بر این، هیچ کدام در طول موج های میلی متری شناسایی نشده بودند.
لاسکار گفت، مشکل در فاصله بسیار زیاد تا GRB ها و قابلیت های تکنولوژیکی تلسکوپ ها است. GRB کوتاه مدت پس درخشش ها بسیار درخشان و پرانرژی هستند. اما این انفجارها در کهکشان های دور اتفاق می افتد، به این معنی که نور آنها می تواند برای تلسکوپ های ما روی زمین کاملاً ضعیف باشد. قبل از ALMA، تلسکوپ‌های میلی‌متری به اندازه کافی حساس نبودند تا این پس‌تابش‌ها را تشخیص دهند.
نور GRB 211106A به حدی ضعیف بود که در حالی که مشاهدات اولیه اشعه ایکس با رصدخانه سوئیفت نیل گرلز ناسا این انفجار را مشاهده کرد، کهکشان میزبان در آن طول موج غیرقابل تشخیص بود. بنابراین، دانشمندان نتوانستند محل دقیق آن را مشخص کنند.
دانستن اینکه انفجار از کدام کهکشان سرچشمه می گیرد و درک بیشتر در مورد خود انفجار نیاز به استفاده از نور پس تابش دارد. دانشمندان ابتدا این فرضیه را مطرح کردند که این انفجار ممکن است از یک کهکشان مجاور منشا بگیرد، زمانی که همتای اشعه ایکس پیدا شده بود.
لاسکار گفت، هر طول موج بعد جدیدی به درک دانشمندان از GRB اضافه کرد و به ویژه میلی متر برای کشف حقیقت در مورد انفجار بسیار مهم بود.
مشاهدات هابل یک میدان بدون تغییر از کهکشان ها را نشان داد. حساسیت بی نظیر ALMA به ما این امکان را داد که مکان GRB را در آن میدان با دقت بیشتری مشخص کنیم و معلوم شد که در کهکشان کم نور دیگری قرار دارد که دورتر است. این به نوبه خود به این معنی است که این انفجار پرتو گامای کوتاه مدت حتی قوی‌تر از آن چیزی است که ما در ابتدا فکر می‌کردیم و آن را به یکی از درخشان‌ترین و پرانرژی‌ترین انفجارهای ثبت‌شده تبدیل می‌کند.
ون فای فونگ، استادیار فیزیک و نجوم در دانشگاه نورث وسترن، افزود: این انفجار کوتاه پرتو گاما اولین باری بود که ما سعی کردیم چنین رویدادی را با ALMA مشاهده کنیم. رسیدن به پس درخشش برای انفجارهای کوتاه بسیار دشوار است، بنابراین تماشای این رویداد بسیار درخشان بود. پس از سال‌ها مشاهده این انفجارها، این کشف شگفت‌انگیز حوزه جدیدی از مطالعه را باز می‌کند، زیرا ما را برمی‌انگیزد تا در آینده بسیاری از این موارد را با ALMA و دیگر آرایه‌های تلسکوپ مشاهده کنیم.»
جو پسس، مسئول برنامه بنیاد ملی علوم برای NRAO/ALMA، گفت: "این مشاهدات در سطوح مختلف فوق العاده هستند. آنها اطلاعات بیشتری را برای کمک به درک معما ارائه می دهند پشت سر هم اشعه گاما (و به طور کلی اخترفیزیک ستاره های نوترونی). آنها همچنین نشان می دهند که رصدهای چند طول موجی با تلسکوپ های فضایی و زمینی چقدر در درک پدیده های اخترفیزیکی مهم و مکمل هستند.
ادو برگر، استاد نجوم در دانشگاه هاروارد و محقق در مرکز اخترفیزیک | دانشگاه هاروارد و اسمیتسونیان گفتند، مطالعه GRB های کوتاه مدت نیازمند هماهنگی سریع تلسکوپ ها در سراسر جهان و در فضا است که در تمام طول موج ها کار می کنند. در مورد GRB 211106A، ما از برخی از قوی‌ترین تلسکوپ‌های موجود استفاده کردیم - ALMA، آرایه بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی (VLA) بنیاد ملی علوم، رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا، و تلسکوپ فضایی هابل.
با تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ های نوری و رادیویی 20 تا 40 متری آینده مانند نسل بعدی VLA (ngVLA)، ما قادر خواهیم بود تصویر کاملی از این رویدادهای فاجعه بار تولید کنیم و آنها را در فاصله های بی سابقه.»
لاسکار گفت:, با JWST، اکنون می‌توانیم طیفی از کهکشان میزبان را بگیریم و به راحتی فاصله را بشناسیم، و در آینده نیز می‌توانیم از JWST برای گرفتن نورهای فروسرخ و مطالعه ترکیب شیمیایی آنها استفاده کنیم. با ngVLA، ما قادر خواهیم بود ساختار هندسی تابش های پسین و سوخت ستاره ساز موجود در محیط میزبان آنها را با جزئیات بی سابقه ای مطالعه کنیم. من در مورد این اکتشافات آینده در زمینه خود هیجان زده هستم.
مرجع مجله:
- تانموی لاسکار، آلیشیا روکو اسکوریال. اولین تابش کوتاه میلی متری GRB: جت زاویه باز SGRB 211106A بسیار پرانرژی. مجلات Astrophysical Journal. arXiv: 2205.03419v2
