رکورد شکن! ستاره شناسان انفجار کیهانی قدرتمندی را مشاهده کردند که 27 روز به طول انجامید

ستاره شناسان یک انفجار پرتو گاما (GRB) را مشاهده کرده اند که در مقایسه با سایر انفجارهای کیهانی از همین نوع، یک هالک باورنکردنی واقعی است.

چیزی که این GRB را بسیار خاص می کند این واقعیت است که موتور مرکزی که آن را تامین می کند حدود 27 روز فعال باقی مانده است و پس از انفجار اولیه در اشعه ایکس شعله ور می شود. این 20 روز طولانی‌تر از طولانی‌ترین GRB قبلی است.

این انفجار رکوردشکنی - که GRB 220706A نامگذاری شده و در 6 ژوئیه 2022 مشاهده شد - حتی هیجان‌انگیزتر است زیرا دانشمندان نمی‌دانند موتور مرکزی که واقعا آن را تامین می‌کند چیست. بنجامین گومپرتز، عضو تیم مطالعه، از دانشگاه بیرمنگام در انگلیس، به Space.com گفت: "به طور خلاصه، GRB 220706A یک شعله ورزی بسیار دیررس اشعه ایکس است. شعله ور شدن اشعه ایکس به دنبال GRB ها رایج است، اما قبلا همیشه در چند روز اول پس از شناسایی انفجار رخ می داد."

گومپرتز افزود: "این واقعیت که ما شعله ور شدن را در حدود 27 روز در چارچوب استراحت GRB می بینیم، به ما می گوید که یک فرآیند فعال در حال انجام است، و این در جمعیت شناخته شده بی سابقه است." رکورد قبلی برای شعله ور شدن با تاخیر حدود شش روز پس از GRB بود.

چه چیزی هالک باورنکردنی انفجارهای پرتو گاما را ایجاد کرد؟

GRB ها برخی از قوی ترین انفجارها در کیهان هستند. آنها با فروپاشی یک ستاره عظیم مرتبط هستند، که همچنین باعث ایجاد یک ابرنواختر و ایجاد یک سیاهچاله می شود. این منجر به یک GRB طولانی مدت می شود، در حالی که تصور می شود GRB های کوتاه مدت زمانی که دو بقایای ستاره ای به نام ستاره های نوترونی برخورد می کنند، ایجاد می شوند.

GRB 220706A نمونه‌ای از یک GRB فوق‌العاده طولانی است، یک انفجار کیهانی نادر از پرتوهای گاما که در آن موتور انرژی‌دهنده GRB برای مدت طولانی‌تری فعال می‌ماند. آنها بسیار نادر هستند و علت آنها هنوز ناشناخته است.

گومپرتز گفت: "ما نمی دانیم موتور مرکزی این انفجار چیست و این همان چیزی است که این رویداد را به چنین رویداد قانع کننده ای تبدیل می کند." "این واقعیت که ما یک ابرنواختر را می بینیم به ما می گوید که یک ستاره سقوط کرده است، که منبع انرژی استاندارد برای GRB ها است، اما فورا علت شعله ور شدن بسیار دیر یا ابرنواختر فوق العاده درخشان نیست. ما می توانیم آن را از طریق رویدادهای قبلی تا حدی تفسیر کنیم."

گومپرتز اضافه کرد که GRB فوق‌العاده طولانی دیگری که در سال 2011 کشف شد، GRB 111209A، با یک ابرنواختر غیرعادی درخشان (SN2011k) مرتبط بود که شواهد روشنی برای موتور مرکزی داشت. تیمی که پشت آن تحقیق قرار داشت، مشخص کرد که GRB 111209A توسط یک مغناطیس، یک ستاره نوترونی با میدان مغناطیسی قوی خاص، نیرو می گیرد. در این حالت میدان مغناطیسی حدود 1000 بار در ثانیه می چرخد.

گومپرتز گفت: "ابرنواختر ما شباهت زیادی به آن دارد، بنابراین ممکن است یک مگنتار در اینجا وجود داشته باشد. این ابرنواختر به خوبی با ابرنواخترهای فوق درخشان، که تصور می‌شود مغناطیسی رانده می‌شوند، ارتباط دارد." "یک احتمال دیگر می تواند این باشد که جت GRB و ابرنواختر با پوسته هایی از مواد متراکم برخورد کنند که در اواخر عمر ستاره والد به بیرون پرتاب شدند، زیرا ستاره مادر ناپایدار شد و لایه های بیرونی خود را به بیرون پرتاب کرد. این نوع رویداد در جمعیت ابرنواختر فوق درخشان نیز دیده می شود."

تصویری که یک مگنتار احاطه شده با خطوط میدان مغناطیسی سبز را در قلب بقایای ابرنواختر نشان می دهد (اعتبار تصویر: رابرت لی (ساخته شده با Canva)) تیم کاملا مطمئن نیست که موتور مرکزی این GRB فوق‌العاده طولانی چه تفاوتی با موتورهای دیگر دارد و چرا منجر به 27 روز شعله‌ور شدن شد.

گومپرتز گفت: «یک احتمال این است که این ستاره بسیار بزرگتر از آن چیزی است که معمولا در تولید GRB می بینیم. یک ستاره بزرگتر به زمان بیشتری نیاز دارد تا روی خود بیفتد و بنابراین منبع انرژی با عمر طولانی تری برای تامین انرژی جت فراهم می کند.

منابع GRB ممکن است اعضای یک جمعیت ستاره ای از ستارگان عظیم و فشرده به نام ستارگان Wolf-Rayet باشند. اینها 10 برابر پهنای خورشید هستند و جرمی در حدود 10 برابر ستاره ما دارند. با این حال، حتی فروپاشی چنین ستاره ای نمی تواند GRB 220706A را توضیح دهد.

گومپرتز گفت: "برای تامین انرژی GRB 220706A، ما تخمین زدیم که به ستاره ای با شعاع 1000 برابر خورشید نیاز داریم که به جمعیتی از ستارگان معروف به ابرغول های آبی نیاز دارد." از سوی دیگر، ممکن است باقیمانده آن متفاوت باشد. اگر این ستاره یک مگنتار تولید کند، ممکن است GRB های «عادی» فقط به سیاهچاله ها سقوط کنند.»

این تیم فکر می کند که سوال بزرگ در مورد GRB هایی مانند این این است که آیا آنها اعضای جمعیت عادی GRB هستند یا یک رویداد متفاوت. وقوع این رویداد دوم، علاوه بر GRB 111209A، با یک ابرنواختر غیرعادی درخشان، به طور بالقوه به این ایده که این ستاره‌ها متفاوت هستند، می‌افزاید. اما مشکل هنوز حل نشده است.

گومپرتز می‌گوید: «شعله‌های فوق‌العاده دیرهنگام همچنین مدل‌های ما را برای چگونگی نیرودهی جت‌ها تحت فشار قرار می‌دهند. دیدن این که چگونه کار نظری آینده می تواند منبع انرژی از یک ستاره در حال فروپاشی را که می تواند یک ماه دوام بیاورد، ترکیب کند، شگفت انگیز خواهد بود!

یک ابرنواختر فروپاشی هسته یک سیاهچاله را به دنیا می آورد و یک GRB را راه اندازی می کند (اعتبار تصویر: رابرت لی (ساخته شده با Canva)) حتی ممکن است GRB های با ماندگاری بیشتری در کیهان وجود داشته باشد که ما تاکنون نتوانسته ایم آنها را شناسایی کنیم. گومپرتز توضیح داد که چرا چنین تشخیص هایی دشوار است.

او توضیح داد: «تشخیص GRB های این مدت سخت است زیرا اکثر ماهواره هایی که ما برای یافتن آنها استفاده می کنیم در مدار پایین زمین قرار دارند، به این معنی که هدف به طور دوره ای هر 90 دقیقه یا بیشتر مسدود می شود. "این برای GRB معمولی شما با طول 10 تا 100 ثانیه خوب است، اما هنگام ردیابی رویدادهای بسیار طولانی تر، دردسرساز می شود. به نظر می رسد GRB های طولانی مدت در اشعه ایکس به جای اشعه گاما فعال تر هستند."

محقق دانشگاه بیرمنگام اضافه کرد که ماموریت‌های تازه راه‌اندازی شده مانند کاوشگر انیشتین که در اشعه ایکس حساس‌تر از پرتوهای گاما است، ممکن است ابزار مناسبی برای یافتن GRB‌های فوق‌العاده طولانی‌تر باشد.

گومپرتز در پایان گفت: "با هر شانسی، ما چند مورد دیگر را برای تعقیب به دست خواهیم آورد تا بتوانیم تلاش کنیم تا منابع انرژی باورنکردنی را که آنها را هدایت می کنند، درک کنیم."

یک نسخه از پیش بازبینی شده از تحقیقات این تیم در سایت مخزن arXiv ارائه شده است.