برخورد انرژی عظیم از یک ستاره مرده به زمین

برترین‌ها: زمین هدف اصابت یک فوران انفجاری حاصل از یک ستاره مرده قرار گرفته که به‌حدی پرانرژی است که دانشمندان نمی‌توانند آن را توضیح دهند.

این انفجار پرتوهای گاما که از یک ستاره مرده به نام تپ‌اختر ناشی شده، پرانرژی‌ترین نوع فوران در نوع خود است که تاکنون مشاهده شده است. این انرژی معادل ۱۰ تریلیون برابر انرژی نور مرئی یا ۲۰ تراالکترون‌ ولت بود.

دانشمندان نمی‌توانند دقیقا توضیح دهند چه نوع سناریویی ممکن است باعث شود یک تپ‌اختر چنین انرژی شدیدی آزاد کند و پژوهشگران متولی این کشف می‌گویند [توضیح و تبیین] این پدیده «مستلزم بازنگری در چگونگی عملکرد این شتاب‌دهنده‌های طبیعی است».

دانشمندان امیدوارند با هدف درک بهتر نحوه شکل‌گیری تپ‌اخترها بتوانند فوران‌های انرژی قدرتمندتری را از آن‌ها کشف کنند. 

تپ اخترها زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره می‌میرد، منفجر و به یک ابرنواختر تبدیل می‌شود و ستاره‌ای کوچک و مرده از خود به جا می‌گذارد. ابعاد آ‌ن‌ها تنها ۲۰ کیلومتر است و با یک میدان مغناطیسی قدرتمند بسیار سریع می‌چرخند.

اما دو اونیا ویلهلمی، دانشمند رصدخانه سیستم استریوسکوپی انرژی بالا [HESS] در نامیبیا که این فوران انفجاری را شناسایی کرد، گفت: «این ستارگان مرده تقریبا به طور کامل از نوترون‌ها تشکیل شده‌اند و به‌طرز باورنکردنی متراکم‌اند: جرم یک قاشق چای‌خوری از مواد آن‌ها بیش از پنج میلیارد تن یا حدود ۹۰۰ برابر جرم هرم بزرگ جیزه است.»

هم‌زمان با چرخش تپ‌اخترها، پرتوهایی از تابش الکترومغناطیسی به بیرون گسیل می‌شوند و مانند یک فانوس دریایی کیهانی، تابش الکترومغناطیسی به بیرون پرتاب می‌شود. این به معنای آن است که شخصی در یک نقطه‌ــ مانند زمین‌ــ نور سریع پالس‌های تابش را در حالی که می‌چرخند، با ریتمی منظم خواهد دید.

گمان می‌رود این تابش در نتیجه الکترون‌های سریعی باشد که مغناطیس‌سپهر [یا مَگنِتوسفِر] تپ‌اختر آن‌ها را ایجاد و به بیرون پرتاب می‌کند. [مغناطیس‌سپهر] از پلاسما و میدان‌های الکترومغناطیسی تشکیل شده که ستاره را احاطه کرده است و با آن می‌چرخد.

دانشمندان می‌توانند در این تابش باندهای انرژی مختلف در طیف الکترومغناطیسی را جست‌وجو کنند و این به آن‌ها در شناخت این تابش کمک می‌کند.

دانشمندان پیش‌تر این کار را با تپ‌اختر بادبان انجام داده بودند که در مقاله جدید بررسی شد و دریافتند که این تاکنون درخشان‌ترین تصویر در باند رادیویی و درخشان‌ترین منبع پایدار در [محدوده] گیگا الکترون ولت بوده است. اما پژوهش‌ جدید نشان داد که بخشی از پرتوها با اجزای انرژی حتی بالاتر نیز وجود دارد.

کریستو ونتر از دانشگاه اِن‌دابلیو آفریقای جنوبی، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: «این حدود ۲۰۰ برابر پرانرژی‌تر از تمام پرتوهایی است که پیش‌تر از این جرم شناسایی شده‌اند. دانشمندان دقیقا نمی‌دانند این چگونه ممکن است رخ داده باشد.»

آرش جنتی‌عطایی از آزمایشگاه اخترذرات و کیهان‌شناسی (اِی‌پی‌سی) در فرانسه که سرپرستی این پژوهش را بر عهده داشت، می‌گوید: «این نتیجه دانش قبلی ما در خصوص تپ‌اخترها را به چالش می‌کشد و مستلزم بازنگری در نحوه عملکرد این شتاب‌دهنده‌های طبیعی است. طرح رایجی که بر اساس آن ذرات در امتداد خطوط میدان مغناطیسی در داخل یا اندکی خارج از مگنتوسفر شتاب می‌گیرند، نمی‌تواند مشاهدات ما را به‌خوبی توضیح دهد.»

«چه بسا ما شتاب ذرات از طریق فرایند به اصطلاح اتصال مجدد مغناطیسی در فراسوی استوانه نوری را شاهدیم که هنوز به‌نوعی الگوی چرخشی را حفظ می‌کند؟ اما حتی این سناریو نیز برای توضیح چگونگی تولید چنین پرتوهای شدیدی با دشواری‌هایی روبرو است.»

مقاله‌ای که این یافته‌ها را توضیح می‌دهد، «کشف یک جزء پرتو تپ‌اختر بادبان که به ۲۰ ترا الکترون ولت رسیده است»، روز ۵ اکتبر در مجله نیچر آسترونومی منتشر شد.