طولانی‌ترین انفجار کیهانی تاریخ رصد شد

ایسنا: اخترشناسان یک انفجار کیهانی قدرتمند و رکوردشکن را رصد کرده‌اند که به مدت ۲۷ روز به طول انجامید.

اخترشناسان یک «فوران پرتو گاما»(GRB) خارق‌العاده را شناسایی کرده‌اند که در مقایسه با سایر انفجارهای کیهانی از همین نوع، می‌توان آن را به یک «هالک شگفت‌انگیز» که غول‌پیکر و بسیار نیرومند است، تشبیه کرد.

آنچه این فوران پرتو گاما را تا این حد خاص می‌کند، این است که موتور مرکزیِ تأمین‌کننده انرژی آن، حدود ۲۷ روز فعال باقی ماند و پس از انفجار اولیه، همچنان به ساطع کردن پرتوهای ایکس ادامه داد.

گفتنی است که این مدت، ۲۰ روز طولانی‌تر از طولانی‌ترین فوران پرتو گامایی است که پیش از این ثبت شده بود.

این رویداد رکوردشکن که با شناسه «GRB 220706A» نام‌گذاری شده و در تاریخ ۶ ژوئیه ۲۰۲۲ رصد شد، از آن جهت هیجان‌انگیز است که دانشمندان هنوز نمی‌دانند ماهیت دقیقِ موتور مرکزیِ نیروبخشِ آن چیست.

به‌طور خلاصه، «GRB 220706A» یک فوران پرتو ایکسِ بسیار دیرپا (طولانی‌مدت) محسوب می‌شود.

بنجامین گومپرتز(Benjamin Gompertz)، عضو تیم تحقیقاتی از دانشگاه بیرمنگام انگلستان گفت: شعله‌های پرتو ایکس پس از GRBها رایج است، اما پیش از این همیشه در چند روز اول پس از شناسایی انفجار رخ می‌دادند.

وی افزود: این واقعیت که ما در حدود ۲۷ روز در چارچوب استراحت GRB شاهد شعله‌ور شدن هستیم، به ما می‌گوید که یک فرآیند فعال مداوم وجود دارد و این در جمعیت شناخته شده بی‌سابقه است. رکورد قبلی برای شعله‌ور شدن با تأخیر حدود شش روز پس از GRB بود.

چه چیزی باعث ایجاد این غول باورنکردنی از انفجارهای پرتو گاما شد؟

انفجارهای پرتو گاما از قدرتمندترین انفجارها در کیهان هستند. آنها با فروپاشی یک ستاره عظیم مرتبط دانسته شده‌اند که باعث ایجاد یک ابرنواختر و ایجاد یک سیاه‌چاله نیز می‌شود. این منجر به یک GRB طولانی‌مدت می‌شود، در حالی که تصور می‌شود GRBهای کوتاه مدت زمانی ایجاد می‌شوند که دو بقایای ستاره‌ای به نام ستاره‌های نوترونی با هم برخورد می‌کنند.

انفجار پرتو گاما «GRB 220706A» نمونه‌ای از یک GRB فوق العاده طولانی است؛ یک انفجار کیهانی نادر پرتوهای گاما که در آن موتور محرک GRB برای مدت طولانی‌تری فعال می‌ماند. آنها فوق‌العاده نادر هستند و علت آنها هنوز ناشناخته است.

گومپرتز گفت: ما نمی‌دانیم موتور مرکزی محرک این انفجار چیست و این همان چیزی است که آن را به چنین رویداد جذابی تبدیل می‌کند. این واقعیت که ما یک ابرنواختر می‌بینیم به ما می‌گوید که یک ستاره فرو ریخته است که منبع انرژی استاندارد GRBها است، اما این موضوع بلافاصله دلیل شعله‌ور شدن بسیار دیرهنگام یا ابرنواختر با درخشندگی غیرمعمول را توضیح نمی‌دهد. ما می‌توانیم این را تا حدی از طریق رویدادهای قبلی تفسیر کنیم.

وی افزود که GRB فوق‌العاده طولانی دیگری که در سال ۲۰۱۱ شناسایی شد موسوم به «GRB 111209A» با یک ابرنواختر غیرمعمول درخشان (SN2011k) مرتبط بود که شواهد روشنی برای یک موتور مرکزی داشت.

تیم پشت این تحقیق مشخص کرد که «GRB 111209A» توسط یک مغنااختر(مگنتار) که یک ستاره نوترونی با یک میدان مغناطیسی قدرتمند خاص است، تغذیه می‌شود. در این مورد، میدان مغناطیسی با سرعت حدود ۱۰۰۰ بار در ثانیه می‌چرخد.

گومپرتز گفت: ابرنواختر ما بسیار شبیه به آن است، بنابراین ممکن است یک مگنتار در اینجا وجود داشته باشد. این به خوبی با ابرنواخترهای فوق درخشان که تصور می‌شود آنها نیز توسط مگنتار هدایت می‌شوند، مرتبط است.

وی افزود: احتمال دیگر می‌تواند این باشد که فواره GRB و ابرنواختر با پوسته‌هایی از مواد متراکم که در اواخر عمر ستاره مادر به بیرون پرتاب شده‌اند، برخورد می‌کنند، زیرا ناپایدار شده و شروع به بیرون راندن لایه‌های بیرونی خود کرده است. این نوع رویداد در میان ابرنواخترهای بسیار درخشان نیز مشاهده می‌شود.

این تیم تحقیقاتی هنوز به‌طور دقیق نمی‌داند که «موتور مرکزی» این فوران پرتو گامای(GRB) فوق‌طولانی چه تفاوتی با سایر موارد دارد و چرا این تفاوت منجر به بروز شراره‌هایی شده که ۲۷ روز به طول انجامیده‌اند.

گامپرتز ادامه داد: یک احتمال این است که ستاره مولد این فوران، بسیار بزرگتر از ستاره‌هایی باشد که معمولاً عامل ایجاد فوران‌های پرتو گاما هستند. فروپاشی ستاره‌ای بزرگتر، زمان بیشتری می‌برد و در نتیجه منبع انرژی بادوام‌تری برای تغذیه فواره (جریان پرانرژی) فراهم می‌کند.

منابع این فوران‌های پرتو گاما ممکن است متعلق به دسته‌ای از ستارگان پرجرم و فشرده به نام «ستارگان ولف-رایه» (Wolf-Rayet stars) باشند. این ستارگان حدود ۱۰ برابر خورشید قطر و تقریباً ۱۰ برابر آن جرم دارند. با این حال، حتی فروپاشی چنین ستاره‌ای نیز نمی‌تواند رویداد «GRB 220706A» را توجیه کند.

وی افزود: طبق برآوردهای ما، برای تأمین انرژی «GRB 220706A» به ستاره‌ای با شعاعی حدود ۱۰۰۰ برابر شعاع خورشید، یعنی ستاره‌ای از نوع «ابرغول‌های آبی» نیاز است. از سوی دیگر ممکن است تفاوت در بقایای به‌جامانده از فروپاشی باشد. اگر این ستاره به یک مگنتار تبدیل شده باشد، شاید بتوان گفت که در فوران‌های پرتو گامای معمولی، ستاره به جای آن به یک سیاه‌چاله فرو می‌پاشد.

به عقیده این تیم، پرسش اصلی در مورد چنین فوران‌هایی این است که آیا آنها بخشی از همان دسته فوران‌های پرتو گامای معمولی هستند یا نوعی رویداد کاملاً متفاوت محسوب می‌شوند؟

مشاهده این مورد در کنار رویداد «GRB 111209A» که با یک ابرنواخترِ به‌طور غیرمعمولی درخشان همراه بوده، این فرضیه را تقویت می‌کند که شاید پای ستارگان متفاوتی در میان باشد. با این حال، این معما هنوز حل نشده است.

گامپرتز می‌گوید: وقوع این شراره‌های بسیار دیرهنگام، مدل‌های فعلی ما را درباره چگونگی تأمین انرژی فواره‌ها به چالش می‌کشد. بسیار جالب خواهد بود که ببینیم پژوهش‌های نظری آینده چگونه می‌توانند منبع آن انرژی را در مدل‌های خود بگنجانند که از دلِ فروپاشی یک ستاره برآمده و می‌تواند تا یک ماه دوام بیاورد.

ممکن است در پهنه کیهان، فوران‌های پرتو گامای بسیار طولانی‌تری نیز وجود داشته باشند که ما هنوز موفق به شناسایی آنها نشده‌ایم. گامپرتز توضیح می‌دهد که چرا تشخیص چنین رویدادهایی دشوار است.

وی می‌گوید: شناسایی GRBهایی با این طول عمر دشوار است، زیرا بیشتر ماهواره‌هایی که برای یافتن آنها استفاده می‌کنیم در مدار پایین زمین هستند، به این معنی که هدف به طور دوره‌ای هر ۹۰ دقیقه یا بیشتر مسدود می‌شود. این برای GRB معمولی ۱۰ تا ۱۰۰ ثانیه‌ای شما خوب است، اما هنگام ردیابی رویدادهای بسیار طولانی‌تر، دردسرساز می‌شود. به نظر می‌رسد GRBهای طولانی مدت در پرتوهای ایکس فعال‌تر از پرتوهای گاما هستند.

این پژوهشگر دانشگاه بیرمنگام افزود که ماموریت‌های تازه راه‌اندازی شده مانند کاوشگر اینشتین که در پرتوهای ایکس حساس‌تر از پرتوهای گاما است، ممکن است ابزارهای مناسبی برای یافتن GRBهای بسیار طولانی‌تر باشند.

گامپرتز در پایان نتیجه گرفت که اگر شانس بیاوریم، چند مورد دیگر از اینها را برای تعقیب خواهیم داشت تا بتوانیم تلاش برای درک منابع قدرت باورنکردنی که آنها را هدایت می‌کنند، شروع کنیم.