الفلك

هل يمكن أن تكون مدة بعض رشقات أشعة جاما معلومات من خارج كوننا؟

هل يمكن أن تكون مدة بعض رشقات أشعة جاما معلومات من خارج كوننا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل يمكن أن نكون في نظام حيث تنفجر كتلة كبيرة تشتت المادة في جميع الاتجاهات حتى تسحبها الجاذبية مع مادة من انفجارات أخرى حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى للكتلة ، مما يتسبب في حدوث BIG BANG آخر وتبدأ الدورة الدائمة مرة أخرى؟ هل يمكن أن تكون أشعة جاما من مصادر غير معروفة التي اكتشفها مرصد كومبتون لأشعة جاما معلومات من الفضاء خارج كوننا (الفضاء الخارجي). هل يمكن لأشعة جاما قصيرة الأمد أن تصف كونًا صغيرًا وطويل الأمد كونًا كبيرًا؟


انفجارات أشعة جاما

إنفجار أشعة جاما (GRB) هو وميض قصير لأشعة جاما القادمة من مصدر فيزيائي فلكي على مسافات بعيدة عنا ، غالبًا من مئات الملايين من السنين الضوئية. أشعة جاما هي نوع من الضوء (مثل الضوء المرئي أو الموجات الدقيقة أو الأشعة السينية) شديد النشاط ، وكل ما ينتج أشعة جاما يجب أن يحتوي (ويطلق) كمية كبيرة من الطاقة في فترة زمنية قصيرة جدًا. وبالتالي فإن دراسة انفجارات أشعة جاما هي دراسة لبعض أكثر الأحداث عنفًا في الكون.

تم اكتشاف GRBs في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات من قبل الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض والمصممة لمراقبة تجارب الأسلحة النووية السرية ، ولكن سرعان ما تم إدراك أنها تنشأ بشكل جيد خارج نظامنا الشمسي. ظلت أصولهم غامضة لعدة عقود لأنهم أتوا وذهبوا بسرعة كبيرة - غالبًا في غضون ثوان قليلة - ولأن موقعهم لا يمكن تحديده بأفضل من بضع درجات في السماء. للمقارنة ، يبلغ عرض القمر الكامل حوالي 0.5 درجة ، والتلسكوب ذو التكبير المعتدل لديه مجال رؤية أقل من نصف ذلك - بضع درجات هي مساحة ضخمة للبحث ، خاصة عندما يكون لديك بضع ثوانٍ فقط افعلها!

في عام 1997 ، استخدم قمر صناعي إيطالي هولندي معروف باسم Beppo-SAX مجموعته من كاشفات أشعة غاما والأشعة السينية لتحديد الموقع الدقيق لانفجار أشعة جاما ، وسرعان ما اكتشف أن مصدر الانفجار كان على مسافة كونية - مئات الملايين من السنين الضوئية. في العقد الذي تلا هذا الاكتشاف ، تم توطين المئات من GRBs ، بعضها يحتوي على نظائر للأشعة السينية والبصرية ، وقد ارتبطت جميعها بأحداث انفجارية في المجرات على مسافات كبيرة جدًا منا.


انفجارات أشعة جاما (GRB s) هي أكثر الانفجارات عنفًا في الكون ، حيث يطلق بعضها طاقة في 10 ثوانٍ أكثر مما ستبعثه الشمس طوال عمرها البالغ 10 مليارات سنة! تم اكتشافه لأول مرة في أواخر الستينيات من قبل الأقمار الصناعية العسكرية ، ولم يتم إحراز تقدم يذكر في فهم هذه الأحداث النشطة حتى بعد 25 عامًا عندما تم إطلاق مرصد كومبتون لأشعة جاما مع تجربة المصدر العابر والانفجار (BATSE). تم اكتشاف ما يقرب من واحد من GRB يوميًا بواسطة هذا المرصد الفضائي ، وأظهرت النتائج الأولية أن هذه الكائنات تم توزيعها بشكل متجانس في السماء. كما يبدو أنها تأتي في نوعين مختلفين: رشقات نارية طويلة أكثر شيوعًا تدوم أكثر من ثانيتين ، ورشقات نارية قصيرة بفترات أقل من ثانيتين. تشير حقيقة أن انفجار أشعة غاما يمكن أن يستمر لفترة قصيرة من الوقت إلى أنه مهما كان الأصل ، يجب احتواؤه في منطقة صغيرة جدًا ، حيث لا يمكن للأشياء أن تتغير بشكل أسرع من الوقت الذي يستغرقه الإشعاع الكهرومغناطيسي للانتقال عبرها.

تقدم بحث GRB بشكل كبير منذ أواخر التسعينيات ويرجع ذلك في الغالب إلى إنشاء شبكة استجابة سريعة من الأقمار الصناعية والمراصد الأرضية التي تراقب كل انفجار بعد وقت قصير من اكتشافه. كشفت مثل هذه الملاحظات أن GRBs تقع في الكون البعيد ، مصحوبة بأوهام لاحقة بأطوال موجية أقل نشاطًا ، وأن بعضها على الأقل مرتبط بانفجارات سوبر نوفا نشطة للغاية تسمى hypernovae. لقد تحققت الملاحظات أيضًا من أنه يجب تصنيف GRBs وفقًا لمدة رشقاتها ، واقترحت أن رشقات نارية طويلة وقصيرة قد تنشأ من سلفين مختلفين. في النماذج الحالية ، يتم إنتاج رشقات نارية طويلة من خلال انهيار قلب نجم ضخم إلى ثقب أسود ، ويعتقد أن الدفقات القصيرة تحدث عندما يندمج نجمان نيوترونيان لتشكيل ثقب أسود.

مهما كان النظام السلف ، إذا افترضنا أن الطاقة تنبعث بالتساوي في جميع الاتجاهات ، يجب توليد كميات هائلة من الطاقة (أكثر بكثير مما ينتج في انفجار سوبرنوفا) في وقت قصير جدًا. تعرض المنظرون لضغوط شديدة للتوصل إلى مثل هذه الآلية واقترحوا بدلاً من ذلك أن يتم نقل طاقة الانفجار إلى مخروط انبعاث ضيق. هذا يقلل من متطلبات إنتاج الطاقة إلى مستويات أكثر قابلية للتحقيق ماديًا (تقريبًا مستوى المستعر الأعظم النشط) ، ولكن يعني أيضًا أن هناك العديد من GRB أكثر مما نلاحظه & # 8211 لا نرى سوى تلك التي تستهدف اتجاهنا. وبالتالي ، فإن العدد التقديري لـ GRB s في اليوم يعتمد بشكل كبير على مدى ضيق حزمة الانبعاث. يقدر علماء الفلك أن زاوية فتح الحزمة ليست سوى بضع درجات ، مما يعني أنه على الرغم من أننا نلاحظ حوالي 1 GRB في اليوم ، فإن العدد الفعلي لـ GRB s هو أكثر من 500 في اليوم!

دراسة علم الفلك عبر الإنترنت في جامعة سوينبورن
جميع المواد محفوظة لشركة Swinburne University of Technology باستثناء ما هو محدد.


المركز الوطني للملاحة الجوية وإدارة الفضاء

ربما كان اللغز الأكبر بالنسبة لعلماء الفلك الذين ينظرون إلى السماء بأطوال موجية قصيرة جدًا هو الدفقات القصيرة والمكثفة بشكل لا يصدق لأشعة غاما من مواقع تبدو عشوائية في السماء. تضيء السماء عدة مرات في اليوم بوميض مذهل أو انفجار لأشعة غاما. في كثير من الأحيان ، يتفوق هذا الانفجار على جميع المصادر الأخرى لأشعة جاما الكونية مجتمعة. ثم يختفي مصدر الانفجار تمامًا. لا أحد يستطيع أن يتنبأ بموعد حدوث الدفقة التالية أو من أي اتجاه سيأتي في السماء. على مدى ثلاثين عامًا ، حاول علماء الفلك فهم طبيعة وأصل انفجارات أشعة جاما (GRBs).

تم اكتشاف رشقات أشعة جاما لأول مرة بواسطة راي كليبساديل في مختبر لوس ألاموس الوطني. كان يعمل في مشروع مسؤول عن مراقبة الامتثال السوفياتي لمعاهدة حظر التجارب النووية. تم وضع سلسلة من الأقمار الصناعية تسمى Vela في المدار لأداء هذه المهمة. بعد ظهور أول 4 أقمار صناعية ، بدأ كليبيسادل وزملاؤه في البحث في البيانات التي أرسلوها إلى الأرض. في المقام الأول ، كانوا يتطلعون للتأكد من أن كل شيء يعمل كما هو متوقع وأن الطبيعة لا تولد أي نوع من الإشارات التي يمكن أن تخدع الأقمار الصناعية في التفكير في حدوث انفجار نووي. كانت هذه مهمة شاقة للبحث في أكوام من مطبوعات الكمبيوتر باليد. في الواقع ، بدلاً من الرسوم البيانية التي ستُظهر بسرعة ما حدث ، كان على أفراد فريق كليبيسابيل فحص أعمدة الأرقام والبحث عن تغييرات مهمة في قيمهم. في منتصف عام 1969 ، كان Klebesadel يفحص البيانات المأخوذة في 2 يوليو 1967. وقد لاحظ ارتفاعًا مفاجئًا في البيانات ، وتراجعًا ، وطفرة ثانية ، وذيلًا تدريجيًا طويلاً. قال كليبيسابيل في مؤتمر عُقد حول GRBs في هنتسفيل بولاية ألاباما في عام 1998: "الشيء الوحيد الذي ظهر على الفور هو أن هذا لم يكن ردًا على اختبار نووي سري". فحص فريقه بحثًا عن التوهجات الشمسية والمستعرات الأعظمية المحتملة ، ولم يجد أيًا منها.

بعد ملاحظة هذا الحدث الأول ، تم اكتشاف أحداث أخرى مماثلة بسرعة في مطبوعات البيانات. مع مزامنة التوقيت بين Vela 5 و 6 في غضون 1/64 من الثانية ، كان فريق Vela قادرًا على تثليث مواقع الرشقات من خلال مقارنة الاختلافات في أوقات الوصول على أقمار صناعية متباعدة على نطاق واسع. وأكدوا شكوكهم في أن الانفجارات جاءت من خارج المجموعة الشمسية. بالفعل ، من خلال انتشارها العشوائي عبر السماء ، أشارت البيانات إلى أن المصادر كانت موجودة في الكون بدلاً من أن تكون محصورة في مجرتنا. بحلول عام 1973 ، عندما كان كليبيسادل وفريقه جاهزين لنشر النتائج في مجلة Nature وتقديمها في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية ، كان هناك ما لا يقل عن 16 انفجارًا مؤكدًا.

باستخدام كاشف الأشعة السينية الصلبة على متن القمر الصناعي IMP-6 (الذي كان يهدف إلى دراسة التوهجات الشمسية) ، كان Tom Cline و Upendra Desai من NASA / GSFC أول من أكد نتائج Klebesadel & # 146s وقدم بعض المعلومات الطيفية التي أظهرت ذلك بلغت ذروتها أطياف الاندفاع عند طاقات أشعة جاما. وبالتالي ، لم تكن الأحداث مجرد ذيل عالي الطاقة لظاهرة الأشعة السينية. كان تلسكوب أشعة غاما الموازي على متن OSO-7 قادرًا أيضًا على تأكيد اتجاه أحد الأحداث ، مما يدعم الاستنتاج الأصلي للأصل الكوني. هذه النتائج المؤكدة ، التي نُشرت في أعقاب الاكتشاف الأصلي ، أعطت السيناريو بأكمله هالة من الغموض المعزز. تم إثبات الإثارة التي نشأت في المجتمع الفلكي من خلال سلسلة من المنشورات من الأوراق العلمية المفيدة والنظرية حول "انفجارات أشعة غاما الكونية المكتشفة حديثًا".

على مدار العشرين عامًا التالية أو نحو ذلك ، تم إنشاء كتالوج من GRBs ونوقشت العديد من النظريات فيما يتعلق بأصلها. دارت مناقشات كبيرة داخل المجتمع الفلكي حول ما إذا كانت الانفجارات تحدث في مجرتنا أو في مجرات أخرى. تميل إضافة كل رشقة تم رصدها حديثًا إلى الكشف عن ما لا يزيد عن عدم تكرارها من المصدر نفسه. كان إطلاق مرصد كومبتون لأشعة غاما في عام 1991 إيذانا ببدء حقبة جديدة من أرصاد أشعة جاما. كانت تجربة المصدر المنفجر والعابر (BATSE) قادرة على مراقبة السماء بحساسية غير مسبوقة. مع مرور الوقت وتزايد كتالوج الدفقات التي رصدتها BATSE ، أصبح أمرًا واحدًا واضحًا: لم تكن الدفقات مرتبطة بأي حال من الأحوال بمصادر في مجرتنا. أصبح من المقبول أن تنشأ GRBs في المجرات البعيدة. في عام 1997 ، حقق القمر الصناعي الإيطالي-الهولندي BeppoSAX تقدمًا كبيرًا في فهمنا لأجهزة GRBs. باستخدام مزيج فعال بشكل خاص من تلسكوبات أشعة جاما والأشعة السينية ، تمكن BeppoSAX من اكتشاف الشفق من عدد قليل من GRBs وتحديد المصادر بدقة حتى تتمكن التلسكوبات الأخرى من دراسة نفس المواقع في السماء. أظهر هذا العمل أن GRBs يتم إنتاجها بالفعل في مجرات بعيدة جدًا ، مما يتطلب أن تكون الانفجارات التي تنتجها قوية للغاية.

حدث الاختراق الكبير التالي في فهم GRBs عندما تم اكتشاف حدث قوي للغاية في 23 يناير 1999 (المعين GRB990123). لوحظ مع نطاق غير مسبوق من الأطوال الموجية وحساسيات التوقيت. استجاب تلسكوب ضوئي آلي صغير للتنبيهات من تلسكوبات أشعة غاما والأشعة السينية التي تدور حول مدارها لبدء مراقبة GRB في غضون 22 ثانية من بداية الاندفاع & # 146s. بينما كان GRB لا يزال مستمراً. تمت الملاحظات اللاحقة خلال الأسابيع القليلة التالية في أشعة جاما والأشعة فوق البنفسجية والبصرية والأشعة تحت الحمراء والملليمتر والراديو. تم تحديد الجسم ليكون له انزياح أحمر بمقدار 1.6 ، مما يضعه على مسافة كونية ويعني إطلاقًا مذهلاً للطاقة. في الواقع ، إذا تم إطلاق الطاقة بالتساوي في جميع الاتجاهات ، فستكون هناك حاجة إلى ضعف طاقة الكتلة المتبقية للنجم النيوتروني. إذا تم بث الطاقة في الاتجاه المفضل الذي يحدث في هذه الحالة للإشارة مباشرة إلى الأرض ، فإن الطاقات المطلوبة تكون أكثر منطقية وأسهل في التفسير. الطول الموجي المتعدد ، والرصد الفوري للعديد من الرشقات ستكون مطلوبة من أجل تحديد المحرك المركزي (أو المحركات. قد يكون هناك أكثر من آلية!) من GRBs.

نعتقد مبدئيًا أن GRBs يتم إنتاجها من خلال إطلاق المواد نحونا بسرعة الضوء تقريبًا ، والتي تم إخراجها أثناء اصطدام نجمين نيوترونيين أو ثقوب سوداء. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تنشأ الأحداث من فرط نوفا ، الانفجار الضخم المفترض أن يحدث عندما ينهي نجم فائق الكتلة حياته وينهار في ثقب أسود. ومع ذلك ، فإن حجم العينة لدينا صغير وقاعدة المعرفة لدينا ضحلة.


يكتشف علماء الفلك أدلة تكشف سر الاندفاعات الراديوية السريعة

التلسكوب الراديوي الكروي ذو الفتحة البالغة خمسمائة متر (FAST) في قويتشو ، الصين. الائتمان: بوجون وانج ، جينتشين جيانغ وأمبير كيشينج كوي

كانت الانفجارات الراديوية السريعة ، أو FRBs - موجات راديو قوية مدتها ملي ثانية قادمة من الفضاء السحيق خارج مجرة ​​درب التبانة - من بين أكثر الظواهر الفلكية غموضًا على الإطلاق. منذ اكتشاف FRBs لأول مرة في عام 2007 ، استخدم علماء الفلك من جميع أنحاء العالم التلسكوبات الراديوية لتتبع الرشقات والبحث عن أدلة حول مصدرها وكيفية إنتاجها.

لاحظ عالم الفيزياء الفلكية بجامعة UNLV بينج تشانغ والمتعاونون الدوليون مؤخرًا بعض هذه المصادر الغامضة ، مما أدى إلى سلسلة من الاكتشافات الخارقة التي تم الإبلاغ عنها في مجلة Nature والتي قد تلقي الضوء أخيرًا على الآلية الفيزيائية لـ FRBs.

نُشرت الورقة الأولى ، التي كان تشانغ مؤلفًا مناظرًا لها ومنظرًا رائدًا ، في عدد 28 أكتوبر طبيعة.

قال تشانغ ، الذي أجرى فريقه الملاحظة باستخدام التلسكوب الكروي ذي الفتحة البالغ ارتفاعها خمسمائة متر (FAST) في قويتشو بالصين ، "هناك سؤالان رئيسيان بخصوص أصل FRBs". "الأول هو ما هي محركات FRBs والثاني ما هي آلية إنتاج FRBs. وجدنا الإجابة على السؤال الثاني في هذه الورقة."

تم اقتراح نظريتين متنافستين لتفسير آلية FRBs. تقول إحدى النظريات أنها تشبه انفجارات أشعة جاما (GRBs) ، وهي أقوى انفجارات في الكون. وتشبهها النظرية الأخرى بالنجوم النابضة الراديوية ، التي تدور حول النجوم النيوترونية التي تصدر نبضات راديوية لامعة ومتماسكة. تتنبأ النماذج الشبيهة بـ GRB بزاوية استقطاب غير متغيرة داخل كل رشقة بينما تتنبأ النماذج الشبيهة بالنجم النابض بتغيرات زاوية الاستقطاب.

استخدم الفريق FAST لملاحظة مصدر FRB متكرر واكتشف 11 رشقة منه. من المثير للدهشة أن سبعة من أصل 11 انفجارًا لامعًا أظهرت تقلبات في زاوية الاستقطاب خلال كل انفجار. لم تتنوع زوايا الاستقطاب في كل رشقة فحسب ، بل كانت أنماط التباين أيضًا متنوعة بين الرشقات.

قال K.-J. "ملاحظاتنا تستبعد بشكل أساسي النماذج الشبيهة بالنجوم GRB وتقدم دعمًا للنماذج الشبيهة بالنجوم النابض". لي من معهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة بكين ، والمؤلف المقابل للورقة.

نُشرت أربع أوراق أخرى عن FRBs في مجلة Nature في 4 نوفمبر. وتشمل هذه المقالات البحثية المتعددة التي نشرها فريق FAST بقيادة تشانغ والمتعاونين من المراصد الفلكية الوطنية في الصين وجامعة بكين. كما شارك في المنشورات باحثون منتسبون إلى التجربة الكندية لرسم خرائط كثافة الهيدروجين (CHIME) ومجموعة المسح للانبعاثات الراديوية الفلكية العابرة 2 (STARE2).

أوضح تشانغ: "تمامًا مثل الورقة الأولى التي طورت فهمنا للآلية الكامنة وراء FRBs ، حلت هذه الأوراق التحدي المتمثل في أصلها الغامض".

النجوم المغناطيسية عبارة عن نجوم نيوترونية كثيفة بشكل لا يصدق ، بحجم مدينة تمتلك أقوى المجالات المغناطيسية في الكون. تقوم المغناطيسات أحيانًا بعمل أشعة سينية قصيرة أو رشقات أشعة جاما اللينة من خلال تبديد المجالات المغناطيسية ، لذلك تم التكهن منذ فترة طويلة بأنها مصادر معقولة لتشغيل FRBs أثناء رشقات عالية الطاقة.

جاء أول دليل قاطع على ذلك في 28 أبريل 2020 ، عندما تم اكتشاف انفجار راديو شديد السطوع من نجم مغناطيسي موجود في الفناء الخلفي - على مسافة حوالي 30 ألف سنة ضوئية من الأرض في مجرة ​​درب التبانة. كما هو متوقع ، ارتبط FRB بانفجار أشعة سينية ساطعة.

قال تشانغ: "نحن نعلم الآن أن أكثر الأشياء الممغنطة في الكون ، ما يسمى بالنجوم المغناطيسية ، يمكن أن تنتج على الأقل بعض أو ربما كل FRBs في الكون".

تم اكتشاف الحدث بواسطة CHIME و STARE2 ، وهما مصفوفتا تلسكوب بهما العديد من التلسكوبات الراديوية الصغيرة المناسبة لاكتشاف الأحداث الساطعة من منطقة كبيرة من السماء.

يستخدم فريق Zhang FAST لمراقبة مصدر المغناطيس لبعض الوقت. لسوء الحظ ، عندما حدث FRB ، لم يكن FAST ينظر إلى المصدر. ومع ذلك ، قامت FAST ببعض اكتشافات "عدم الاكتشاف" المثيرة للاهتمام وأبلغت عنها في أحد 4 نوفمبر. طبيعة مقالات. خلال حملة المراقبة السريعة ، كان هناك 29 دفقة أخرى من الأشعة السينية المنبعثة من النجم المغناطيسي. ومع ذلك ، لم يرافق أي من هذه الانفجارات انفجار لاسلكي.

وقال تشانغ: "إن عدم الاكتشافات وعمليات الاكتشاف التي قام بها فريقي CHIME و STARE2 ترسم صورة كاملة لجمعيات FRB-magnetar".

لوضع كل ذلك في منظور ، عمل تشانغ أيضًا مع Nature لنشر مراجعة مؤلف واحد للاكتشافات المختلفة وآثارها على مجال علم الفلك.

قال تشانغ "بفضل الاختراقات الأخيرة في مجال الرصد ، يمكن أخيرًا مراجعة نظريات FRB بشكل نقدي". "تم تضييق آليات إنتاج FRBs إلى حد كبير. ومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة. سيكون هذا مجالًا مثيرًا في السنوات القادمة."


بعيدًا عن المنزل

على الرغم من أن علماء الفلك قد اكتشفوا أخيرًا سبب انفجارات أشعة جاما القصيرة ، إلا أن لغزًا واحدًا بقي: موقعهم. على عكس أبناء عمومتهم التي تدوم طويلاً (انفجارات أشعة جاما الطويلة) ، تميل العديد من تلك القصيرة إلى أن تأتي من مناطق الكون بعيدًا نسبيًا عن المجرات. إنهم ليسوا جزءًا من السكان النجميين العاديين.

إن ربط حدث قوي ونادر مثل هذا بمحيطه هو خدعة فلكية مفيدة. على سبيل المثال ، قبل أن نفهم تمامًا ما الذي يسبب الأنواع المختلفة من المستعرات الأعظمية، لاحظ علماء الفلك أن النوع الثاني يميل إلى أن يأتي من المجرات الإهليلجية واللولبية ، بينما النوع الأول يأتي من أي مكان. ساعدنا ذلك في فهم هوياتهم: النوع الثاني يأتي من موت النجوم الضخمة ، والتي يتم تصنيعها بوفرة داخل المجسمات الإهليلجية واللولبية المكونة للنجوم ، بينما النوع الأول يأتي من تدمير النجوم. الأقزام البيضاء، وهو كائن أكثر شيوعًا وعمرًا يمكن أن يعيش في أي مكان.

ولذا فقد حير علماء الفلك من موقع العديد من انفجارات أشعة جاما القصيرة. إنها تأتي بالتأكيد من النجوم (النجوم النيوترونية وراء أحداث كيلونوفا هي النوى المتبقية من النجوم الكبيرة) ، لكن انفجارات أشعة غاما القصيرة لم تكن مدمجة داخل مجموعة من النجوم الأكبر سناً ... أو أي نجوم على الإطلاق ، لهذه المسألة .

قاد هذا علماء الفلك إلى الشك في أنه قبل أن تصطدم النجوم النيوترونية ببعضها البعض في وميض كيلونوفا ، فإن الديناميكيات المعقدة "تطردهم" من منازلهم وبعيدًا عن مضيفهم. المجرات. بعد ذلك ، تجول في أعماق المجرات المنعزلة ، تتحد النجوم النيوترونية ، مما يؤدي إلى انفجار قصير لأشعة غاما ، وهذا انفجار واحد من الضوء هو الإشارة الوحيدة لوجودها.


قد يكون التوهج الهائل أول دليل على إمكانية استخلاص الطاقة من الثقوب السوداء

المفهوم الشائع يذهب إلى هذا الحد لا شيئ يمكن الهروب من الثقب الأسود. بمجرد أن يمر شيء ما في أفق الحدث & # 8211 ما يسمى بنقطة اللاعودة & # 8211 يبقى هناك ، إلى الأبد ، مرتبطًا بحقل جاذبية لا يمكن حتى للضوء الهروب منه.

لكن الثقب الأسود الدوار يولد كميات هائلة من الطاقة ، والتي ، من الناحية النظرية ، يمكن استخلاصها من الغلاف الجوي ، وهي منطقة تقع خارج أفق الحدث. وقد تم توضيح ذلك من الناحية النظرية والتجريبية على حد سواء & # 8211 والآن وجد فريق من علماء الفيزياء الفلكية ما يعتقدون أنه دليل رصد له.

مسدس التدخين هو أقوى انفجار لأشعة غاما تم اكتشافه على الإطلاق ، GRB 190114C ، وهو توهج هائل يسجل حوالي تريليون إلكترون فولت (1 تيرا بايت) ، من 4.5 مليار سنة ضوئية.

& # 8220 انفجارات أشعة جاما ، أقوى الأجسام العابرة في السماء ، تطلق طاقات تصل إلى 10 54 erg في بضع ثوانٍ فقط ، & # 8221 قال عالم الفيزياء الفلكية ريمو روفيني من المركز الدولي لشبكة الفيزياء الفلكية النسبية (ICRANet) مقرها في ايطاليا.

& # 8220 إن لمعانها في أشعة جاما ، في الفترة الزمنية للحدث ، كبير مثل سطوع جميع نجوم الكون المرئي! يُعتقد أن انفجارات أشعة جاما تعمل ، بآلية غير معروفة حتى الآن ، بواسطة ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية. & # 8221

في العام الماضي ، توصل روفيني وزملاؤه إلى حل لهذه الآلية & # 8211 وهي عملية أطلقوا عليها اسم hypernova ثنائي الدفع.

يبدأ بنظام ثنائي قريب يتكون من نجم كربون-أكسجين في نهاية حياته ، ونجم نيوتروني. عندما يتحول نجم الكربون والأكسجين إلى مستعر أعظم ، فإن المادة المقذوفة يمكن أن تتشرب بسرعة بواسطة النجم النيوتروني المرافق. وهكذا ، يمرر هذا الرفيق نقطة الكتلة الحرجة وينهار في ثقب أسود ، مما يطلق دفقة من أشعة غاما ، وكذلك نفاثات من المواد من أقطابها بسرعة الضوء تقريبًا.

(ينهار قلب نجم الكربون والأكسجين إلى نجم نيوتروني ثانٍ ، مما ينتج عنه ثنائي ثقب أسود - نجم نيوتروني).

الآن ، في بحث جديد ، وصف روفيني وزملاؤه بقيادة ICRANet & # 8217s رحيم مرادي الآلية التي يمكن أن تطلق مثل هذا انفجار أشعة غاما عالي الطاقة: تسريع الجسيمات على طول خطوط المجال المغناطيسي الموروثة من الثقب الأسود & # 8217s النجم النيوتروني الأصل. هذا المجال المغناطيسي يستخرج طاقة الدوران من الثقب الأسود & # 8217s ergosphere.

& # 8220 المحرك الجديد المقدم في المنشور الجديد ، & # 8221 أوضح روفيني ، & # 8220 يجعل المهمة من خلال عملية نسبية عامة بحتة ، الجاذبية الكهروديناميكية: ثقب أسود دوار ، يتفاعل مع المجال المغناطيسي المحيط ، يخلق مجالًا كهربائيًا يسرع الإلكترونات المحيطة إلى طاقات فائقة مما يؤدي إلى إشعاع عالي الطاقة وأشعة كونية عالية الطاقة. & # 8221

النفاثات النسبية ، أو التي تقترب من سرعة الضوء ، ليست نادرة في نوى المجرة النشطة ، وحوش الثقب الأسود الفائق الكتلة في قلب المجرات. يُعتقد أن هذه النفاثات تتشكل من عملية التراكم ، والتي تتم على النحو التالي.

يدور قرص ضخم من المواد حول الثقب الأسود النشط ، يسقط فيه من الحافة الداخلية ، لكن لا تسقط كل هذه المواد على الثقب الأسود. يعتقد علماء الفلك أن بعضها يتم توجيهه وتسريعه على طول خطوط المجال المغناطيسي حول الجزء الخارجي من الثقب الأسود إلى القطبين ، حيث يتم إطلاقه في الفضاء على شكل نفاثات موازية.

نحن نعلم أن الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية يمكن أن يكون لها مجالات مغناطيسية قوية ، وتشير الأدلة إلى أن هذه يمكن أن تعمل كمسنكروترون & # xA0 (نوع من مسرع الجسيمات). تشير الدلائل أيضًا إلى أن المجال المغناطيسي السنكروترون يلعب دورًا في إطلاق انفجار أشعة جاما أثناء تكوين ثقب أسود.

أثناء دراسة GRB 190114C ، وجد مورادي وفريقه آلية مماثلة & # 8211 ، ولكن بدلاً من عملية الانبعاث المستمرة ، فهي منفصلة ، تتكرر مرارًا وتكرارًا ، وتطلق في كل مرة كمية من طاقة الثقب الأسود لإنتاج جاما المرصودة- انبعاث الأشعة بعد انفجار أشعة جاما.

بناءً على ملاحظات GRB 190114C ، تمكن الفريق من إعادة بناء تسلسل الأحداث.

يتحول نجم الكربون والأكسجين إلى مستعر أعظم ، بينما ينهار اللب إلى نجم نيوتروني ، تسقط بعض هذه المواد المقذوفة مرة أخرى على النجم النيوتروني المتكون حديثًا ، مما ينتج عنه توهج الأشعة السينية & # 8211 كما لوحظ بواسطة تلسكوب سويفت.

تسقط بعض المواد أيضًا على رفيق النجم النيوتروني ، مما يدفعها إلى تجاوز حد الكتلة لتشكيل ثقب أسود & # 8211 هذه العملية ستكون سلسة ، تستغرق 1.99 ثانية فقط. ثم تستمر المواد في السقوط على الثقب الأسود المتشكل حديثًا ، مما ينتج عنه انفجار أشعة جاما من 1.99 إلى 3.99 ثانية.

أخيرًا ، يؤدي سقوط المزيد من المواد على الثقب الأسود إلى تكوين نفاثات ، وإشعاع غاما في نطاق جيجا إلكترون فولت ، من استخراج الطاقة الدورانية.

قد يختلف علماء آخرون مع النتائج التي توصل إليها فريق العام الماضي والتي وجدت أن انفجار أشعة غاما كان نتيجة لانهيار مجال مغناطيسي ، على سبيل المثال. قد لا تنطبق حتى على جميع رشقات أشعة جاما. ومع ذلك ، يبدو أن جميع الأجزاء تناسب ملاحظات GRB 190114C بدقة شديدة.

& # 8220 قال روفيني إن الدليل على أنه يمكننا استخدام الطاقة الدورانية القابلة للاستخراج للثقب الأسود لشرح الانبعاثات المتدفقة عالية الطاقة لانفجارات أشعة غاما ونواة المجرة النشطة وحدها.

& # 8220 مسيرة طويلة من التقدم النظري المتتالي واكتشاف فيزياء جديدة باستخدام ملاحظات GRBs أدت إلى هذه النتيجة التي [في انتظار] حوالي 50 عامًا من الفيزياء الفلكية النسبية. & # 8221


14.15: انفجارات أشعة جاما (GRBs)

تم بناء عدد من الأقمار الصناعية لمراقبة GRBs. قرر مرصد كومبتون لأشعة غاما أن أشعة جاما من خارج مجرتنا. (توجد فئة من أجسام أشعة جاما داخل مجرتنا ، ولكن ليس بالقوة القصوى لـ GRBs). تكهن البعض بأن GRBs ربما تكون على حافة الكون المبكر ومخاض موت النجوم الضخمة للغاية ، والتي استمرت حوالي مليون سنة فقط. يبدو أن هذه النجوم تقذف أشعة جاما بعد أ حدث hypernova ، مستعر أعظم شديد ينتج إشعاع غاما. يبدو أيضًا أن GRBs تأتي من داخل مشاتل نجمية.


ليس فقط للعثور على الكواكب: تلسكوب TESS الكواكب خارج المجموعة الشمسية يكتشف انفجار أشعة جاما الساطعة

دالاس (SMU) & - لدى ناسا تقليد طويل من الاكتشافات غير المتوقعة ، ولا يختلف برنامج الفضاء ومهمة rsquos TESS. اكتشفت عالمة الفيزياء الفلكية SMU وفريقها انفجارًا ساطعًا بشكل خاص لأشعة غاما باستخدام تلسكوب ناسا المصمم للعثور على الكواكب الخارجية و ndash التي تحدث خارج نظامنا الشمسي و ndash خاصة تلك التي قد تكون قادرة على دعم الحياة.

إنها المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف انفجار أشعة جاما بهذه الطريقة.

انفجارات أشعة جاما هي أشد الانفجارات سطوعًا في الكون ، وترتبط عادةً بانهيار نجم هائل وولادة ثقب أسود. يمكنهم إنتاج قدر من الطاقة المشعة بقدر ما ستطلقه الشمس خلال فترة وجودها البالغة 10 مليارات سنة.

وأكدت كريستا لين سميث ، الأستاذة المساعدة للفيزياء في جامعة ساوثرن ميثوديست وفريقها وقوع الانفجار & - يسمى GRB 191016A & - حدث في 16 أكتوبر وحدد أيضًا موقعه ومدته. تم نشر دراسة عن هذا الاكتشاف في مجلة الفيزياء الفلكية.

& ldquo تثبت النتائج التي توصلنا إليها أن تلسكوب TESS هذا مفيد ليس فقط للعثور على كواكب جديدة ، ولكن أيضًا للفيزياء الفلكية عالية الطاقة ، قال سميث ، المتخصص في استخدام الأقمار الصناعية مثل TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) لدراسة الثقوب السوداء الهائلة والغازات المحيطة بها. . تلقي مثل هذه الدراسات الضوء على سلوك المادة في الزمكان المشوه بشدة حول الثقوب السوداء والعمليات التي تطلق بها الثقوب السوداء نفاثات قوية في المجرات المضيفة.

حسب سميث أن GRB 191016A كانت ذروة قوته 15.1 ، مما يعني أنه كان أضعف بـ 10000 مرة من أضعف النجوم التي يمكننا رؤيتها بالعين المجردة.

قد يبدو هذا خافتًا تمامًا ، لكن الضعف له علاقة بمدى حدوث الانفجار. تشير التقديرات إلى أن الضوء من مجرة ​​GRB 191016A و rsquos كان يسافر 11.7 مليار سنة قبل أن يصبح مرئيًا في تلسكوب TESS.

معظم انفجارات أشعة جاما تكون باهتة & - أضعف من أضعف النجوم بمقدار 160 ألف مرة.

وصل الاندفاع إلى ذروته في وقت ما بين 1000 و 2600 ثانية ، ثم تلاشى تدريجيًا حتى انخفض إلى ما دون قدرة TESS على اكتشافه بعد حوالي 7000 ثانية من انطلاقه لأول مرة.

كيف أكد SMU وفريق من المتخصصين في الكواكب الخارجية الانفجار

تم اكتشاف انفجار أشعة غاما هذا لأول مرة بواسطة قمر صناعي تابع لوكالة ناسا ورسكووس يسمى Swift-BAT ، والذي تم إنشاؤه للعثور على هذه الدفقات. ولكن نظرًا لحدوث GRB 191016A بالقرب من القمر ، لم يكن بإمكان Swift-BAT القيام بالمتابعة اللازمة ، حيث سيتعين عليها عادةً معرفة المزيد عنها حتى ساعات لاحقة.

ناسا و rsquos TESS كانا ينظران إلى نفس الجزء من السماء. كان هذا مجرد حظ ، حيث تحول TESS انتباهها إلى قطاع جديد من السماء كل شهر.

في حين أن باحثي الكواكب الخارجية في قاعدة أرضية لـ TESS يمكن أن يخبروا على الفور أن انفجارًا لأشعة غاما قد حدث ، فقد استغرق الأمر شهورًا قبل أن يحصلوا على أي بيانات من القمر الصناعي TESS عليه. ولكن نظرًا لأن تركيزهم كان على الكواكب الجديدة ، فقد سأل هؤلاء الباحثون عما إذا كان أي علماء آخرين في مؤتمر TESS في سيدني بأستراليا مهتمًا بإجراء المزيد من التنقيب عن الانفجار.

كان سميث أحد المتخصصين القلائل في الفيزياء الفلكية عالية الطاقة هناك في ذلك الوقت وسرعان ما تطوع.

& ldquo يتمتع القمر الصناعي TESS بالكثير من الإمكانات للتطبيقات عالية الطاقة ، وكان هذا مثالًا جيدًا للغاية لا يمكن تفويته ، & rdquo قالت. تدرس الفيزياء الفلكية عالية الطاقة سلوك المادة والطاقة في البيئات القاسية ، بما في ذلك المناطق المحيطة بالثقوب السوداء ، والنفاثات النسبية القوية ، والانفجارات مثل انفجارات أشعة جاما.

TESS هو تلسكوب بصري يجمع منحنيات الضوء من كل شيء في مجال رؤيته كل نصف ساعة. منحنيات الضوء هي رسم بياني لشدة الضوء لجسم أو منطقة سماوية كدالة للوقت. قام سميث بتحليل ثلاثة من هذه المنحنيات الضوئية ليتمكن من تحديد مدى سطوع الانفجار.

كما استخدمت أيضًا بيانات من المراصد الأرضية والقمر الصناعي لأشعة غاما Swift لتحديد مسافة الانفجار والصفات الأخرى المتعلقة به.

قال سميث: "نظرًا لأن الدفقة وصلت إلى ذروة سطوعها في وقت لاحق ولديها ذروة سطوع أعلى من معظم الدفقات ، فقد سمحت لتلسكوب TESS بعمل ملاحظات متعددة قبل أن يتلاشى الاندفاع تحت حد اكتشاف التلسكوب". & ldquo نحن & rsquove قدمنا ​​المتابعة الضوئية الوحيدة القائمة على الفضاء لهذا الانفجار الاستثنائي. & rdquo

SMU هي جامعة بحثية عالمية مصنفة على المستوى الوطني في مدينة دالاس الديناميكية. يُظهر خريجو SMU & rsquos وأعضاء هيئة التدريس وما يقرب من 12000 طالب في ثماني مدارس تمنح درجات علمية روح المبادرة أثناء قيادتهم للتغيير في مهنهم ومجتمعاتهم والعالم.


تصور لنفسك

31: أصبحت الحلقة حول SN 1987A ([الرابط]) مضاءة في البداية عندما تفاعلت الفوتونات النشطة من المستعر الأعظم مع المادة الموجودة في الحلقة. نصف قطر الحلقة حوالي 0.75 سنة ضوئية من موقع المستعر الأعظم. كم من الوقت أصبحت الحلقة مضاءة بعد المستعر الأعظم؟

32: ما هو تسارع الجاذبية (ز) على سطح الشمس؟ (انظر الملحق هـ للتعرف على الخصائص الرئيسية للشمس). ما مقدار هذا أكبر من ز على سطح الأرض؟ احسب ما ستزنه على سطح الشمس. سيكون وزنك هو وزنك الأرضي مضروبًا في نسبة تسارع الجاذبية على الشمس إلى تسارع الجاذبية على الأرض. (حسنًا ، نحن نعلم أن الشمس ليس لديها سطح صلب لتقف عليه وأنك ستتبخر إذا كنت في الفوتوسفير للشمس. دعنا من أجل إجراء هذه الحسابات.)

33: ما هي سرعة الهروب من الشمس؟ كم هي أكبر من سرعة الهروب من الأرض؟

34: ما هو متوسط ​​كثافة الشمس؟ كيف تقارن مع متوسط ​​كثافة الأرض؟

35: لنفترض أن قزمًا أبيض معينًا له كتلة الشمس لكن نصف قطر الأرض. ما عجلة الجاذبية على سطح القزم الأبيض؟ كم هو أكبر بكثير من هذا ز على سطح الأرض؟ ما هو وزنك على سطح القزم الأبيض (مرة أخرى يمنحنا فكرة مشكوك فيها أنه يمكنك البقاء على قيد الحياة هناك)؟

36: ما سرعة الهروب من القزم الأبيض في [الرابط]؟ كم هي أكبر من سرعة الهروب من الأرض؟

37: What is the average density of the white dwarf in [link]? How does it compare to the average density of Earth?

38: Now take a neutron star that has twice the mass of the Sun but a radius of 10 km. What is the acceleration of gravity at the surface of the neutron star? How much greater is this than ز at the surface of Earth? What would you weigh at the surface of the neutron star (provided you could somehow not become a puddle of protoplasm)?

39: What is the escape velocity from the neutron star in [link]? How much greater is it than the escape velocity from Earth?

40: What is the average density of the neutron star in [link]? How does it compare to the average density of Earth?

41: One way to calculate the radius of a star is to use its luminosity and temperature and assume that the star radiates approximately like a blackbody. Astronomers have measured the characteristics of central stars of planetary nebulae and have found that a typical central star is 16 times as luminous and 20 times as hot (about 110,000 K) as the Sun. Find the radius in terms of the Sun’s. How does this radius compare with that of a typical white dwarf?

42: According to a model described in the text, a neutron star has a radius of about 10 km. Assume that the pulses occur once per rotation. According to Einstein’s theory of relatively, nothing can move faster than the speed of light. Check to make sure that this pulsar model does not violate relativity. Calculate the rotation speed of the Crab Nebula pulsar at its equator, given its period of 0.033 s. (Remember that distance equals velocity × time and that the circumference of a circle is given by 2πر).

43: Do the same calculations as in [link] but for a pulsar that rotates 1000 times per second.

44: If the Sun were replaced by a white dwarf with a surface temperature of 10,000 K and a radius equal to Earth’s, how would its luminosity compare to that of the Sun?

45: A supernova can eject material at a velocity of 10,000 km/s. How long would it take a supernova remnant to expand to a radius of 1 AU? How long would it take to expand to a radius of 1 light-years? Assume that the expansion velocity remains constant and use the relationship: $ ext=frac< ext>< ext>.$

46: A supernova remnant was observed in 2007 to be expanding at a velocity of 14,000 km/s and had a radius of 6.5 light-years. Assuming a constant expansion velocity, in what year did this supernova occur?

47: The ring around SN 1987A ([link]) started interacting with material propelled by the shockwave from the supernova beginning in 1997 (10 years after the explosion). The radius of the ring is approximately 0.75 light-year from the supernova location. How fast is the supernova material moving, assume a constant rate of motion in km/s?

48: Before the star that became SN 1987A exploded, it evolved from a red supergiant to a blue supergiant while remaining at the same luminosity. As a red supergiant, its surface temperature would have been approximately 4000 K, while as a blue supergiant, its surface temperature was 16,000 K. How much did the radius change as it evolved from a red to a blue supergiant?

49: What is the radius of the progenitor star that became SN 1987A? Its luminosity was 100,000 times that of the Sun, and it had a surface temperature of 16,000 K.

50: What is the acceleration of gravity at the surface of the star that became SN 1987A? How does this ز compare to that at the surface of Earth? The mass was 20 times that of the Sun and the radius was 41 times that of the Sun.

51: What was the escape velocity from the surface of the SN 1987A progenitor star? How much greater is it than the escape velocity from Earth? The mass was 20 times that of the Sun and the radius was 41 times that of the Sun.

52: What was the average density of the star that became SN 1987A? How does it compare to the average density of Earth? The mass was 20 times that of the Sun and the radius was 41 times that of the Sun.

53: If the pulsar shown in [link] is rotating 100 times per second, how many pulses would be detected in one minute? The two beams are located along the pulsar’s equator, which is aligned with Earth.


شاهد الفيديو: تعريف اشعة جاما (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Akinolkis

    نعم المرأة الجذابة تشتت الانتباه. بالضبط - تعبت من الأيام الحرجة - تغيير الجنس !!!!! شرح صورة مضحكة: "Ass. منظر أمامي "سبع مربيات لديهن ... أربعة عشر ثديًا - متعة هذا صحيح - بغض النظر عن كمية الفودكا التي تتناولها ، ما زلت تركض مرتين! (حكمة). لقد وضع خوفًا طفيفًا. ما هو من؟ انترنو الذي يشرب سبع مرات - اشرب مرة واحدة! ما إذا كان يمكن تغيير مكان الحقنة الشرجية. تفتقر الفتيات إلى الأنوثة ، والنساء يفتقرن إلى العذرية. هذه بالضبط المجموعة النحتية: هرقل يمزق فم صبي يتبول. جعلت هذه الشارة الرائعة على رجل يبلغ وزنه 150 كيلوغرامًا مآخذ التوصيل بعيدة عن متناول معظم الأطفال - يموت أكثر الموهوبين. ))) زوجة صديقي ليست امرأة بالنسبة لي ... ولكن إذا كانت جميلة. ...... ليس صديقي)))

  2. Prescott

    هذا التواصل))) لا يضاهى

  3. Ruanaidh

    أهنئ ، تفكيرك جيد جدا

  4. Shinzaburo

    وأين لك المنطق؟

  5. Paegastun

    الأمر ليس سهلاً كما يبدو



اكتب رسالة