انفجاری مرموز در فضا که دانشمندان را با پدیده‌ای غیرمنتظره روبه‌رو کرد

افزایش دوباره پرتوهای ایکس چند هفته پس از یک انفجار ستاره‌ای، مدل‌های علمی موجود را با چالشی جدی مواجه کرده است.

انفجاری که در ابتدا از نظر پرتوهای گاما چندان قابل‌توجه به نظر نمی‌رسید، در ادامه درخشان‌ترین پس‌تاب‌های ثبت‌شده توسط اخترشناسان طی ۲۰ سال گذشته را ایجاد کرد. نور مرئی این رویداد حتی از کهکشان میزبانش نیز درخشان‌تر شد و تابش پرتو ایکس آن برخلاف انتظار، چند هفته بعد دوباره شدت گرفت.

یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران معتقدند جهت جت قدرتمند این انفجار می‌تواند رفتار غیرعادی آن را توضیح دهد. این جت مستقیماً به سمت زمین قرار نداشت و از زاویه‌ای مشاهده شد که در ابتدا بخش پرانرژی آن را از دید پنهان می‌کرد. نتایج این پژوهش که در نشریه آستروفیزیکال ژورنال لترز منتشر شده، نشان می‌دهد برخی انفجارهای بسیار قدرتمند ستاره‌ای را نمی‌توان صرفاً براساس درخشش اولیه پرتوهای گامای آن‌ها شناسایی کرد.

فوران ضعیف پرتو گاما با پس‌تابی خارق‌العاده

تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی متعلق به ناسا، این رویداد را با نام GRB 260310A در ۱۰ مارس ۲۰۲۶ شناسایی کرد. فوران اولیه پرتوهای گاما حدود ۵۳ ثانیه ادامه داشت و در نگاه نخست، انرژی نسبتاً کمی آزاد کرده به نظر می‌رسید. با گذشت چند ساعت، پس‌تاب نور مرئی آن به‌تدریج افزایش یافت و سرانجام روند کاهشی را آغاز کرد.

تفاوت این رویداد با انفجارهای معمولی در طول‌موج‌های دیگر آشکارتر شد. در مقایسه با نمونه‌های ثبت‌شده قبلی از فوران‌های پرتو گاما، درخشش پس‌تاب آن در محدوده پرتو ایکس و نور مرئی در میان یک درصد درخشان‌ترین نمونه‌ها قرار گرفت. تابش رادیویی آن نیز در میان پنج درصد نمونه‌های برتر جای داشت. حدود سه هفته پس از انفجار، درخشش پرتو ایکس دوباره افزایش یافت و این تابش غیرمعمول بیش از یک هفته ادامه پیدا کرد و تا چند ماه قابل‌شناسایی باقی ماند.

روبرتو ریچی، نویسنده همکار پژوهش که مسئولیت مشاهدات رادیویی را بر عهده داشت، گفت

اخترشناسان هر سال صدها فوران پرتو گاما مشاهده می‌کنند، اما نمونه‌های غیرعادی اطلاعات ارزشمندتری در اختیار ما قرار می‌دهند. توانستیم ویژگی‌های جداگانه این انفجار را توضیح دهیم، اما قرار دادن همه آن‌ها در قالب یک مدل واحد بسیار دشوارتر بود.

فوران‌های پرتو گاما از پرانرژی‌ترین انفجارهای جهان به شمار می‌روند. بسیاری از این رویدادها هنگام فروپاشی ستارگان عظیم رخ می‌دهند؛ زمانی که این ستارگان جت‌های باریکی از ماده را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به فضا پرتاب می‌کنند. برخورد این جت‌ها با گازهای اطراف، پس‌تاب‌هایی ایجاد می‌کند که امکان شناسایی آن‌ها در محدوده پرتو ایکس، نور مرئی و امواج رادیویی وجود دارد.

اخترشناسان معمولاً زمانی درخشان‌ترین فوران‌های پرتو گاما را مشاهده می‌کنند که جت مستقیماً یا تقریباً در راستای زمین قرار گرفته باشد. به نظر می‌رسد GRB 260310A از این الگوی معمول پیروی نکرده است. تابش اولیه نسبتاً ضعیف و پس‌تاب فوق‌العاده درخشان آن با این فرضیه سازگاری دارد که جت از زاویه‌ای خارج از محدوده پرتوهای متمرکز و پرانرژی خود مشاهده شده باشد.

یو-هان یانگ، پژوهشگر پسادکتری و نویسنده اصلی مطالعه، توضیح داد

جت را می‌توان به چراغ‌قوه تشبیه کرد که هنگام مشاهده مستقیم از روبه‌رو، بیشترین درخشش را دارد. بیشتر مدل‌های ما براساس رویدادهایی تنظیم شده‌اند که از همین زاویه دیده می‌شوند. این انفجار فرصتی فراهم کرد تا فراتر از آن درخشش خیره‌کننده را بررسی کنیم.

پژوهشگران احتمال می‌دهند این انفجار جتی با ساختار چندلایه ایجاد کرده باشد؛ جتی که هسته‌ای باریک و بسیار پرانرژی دارد و بخش‌های بیرونی آن از جریان‌های گسترده‌تر و کندتر تشکیل شده‌اند. از زاویه دید زمین، در مراحل اولیه پس‌تاب، بخش‌های بیرونی و گسترده‌تر جت بر تابش غالب بوده‌اند و بیشتر انرژی هسته مرکزی در جهتی دیگر منتشر می‌شده است.

با کاهش سرعت جت، تابش آن در محدوده زاویه‌ای وسیع‌تری قابل‌مشاهده شده است. در نتیجه، پرتوهای منتشرشده از هسته پرانرژی نیز به زمین رسیده‌اند؛ پدیده‌ای که می‌تواند افزایش تأخیری درخشش پرتو ایکس را توضیح دهد. مدل جت ساختاریافته، توضیح احتمالی مناسبی برای مشاهدات غیرمعمول ارائه می‌دهد، هرچند شکل دقیق این ساختار همچنان مشخص نیست.

یو-هان یانگ درباره این پدیده گفت

ما این انفجار را از زاویه‌ای جانبی مشاهده کردیم. با کاهش سرعت جت، نور آن در محدوده زاویه‌ای گسترده‌تری قابل‌مشاهده شد و این فرصت را به ما داد تا ساختار جت را از لبه‌های بیرونی تا هسته مرکزی بررسی کنیم.

افزایش تأخیری درخشش پرتو ایکس، یکی از دشوارترین بخش‌های این رویداد برای توضیح علمی بود.

یانگ که هماهنگی رصدهای پرتو ایکس را بر عهده داشت، درباره واکنش اولیه خود گفت

این اتفاق کاملاً غیرمنتظره بود. ابتدا تصور کردم یک منبع دیگر پرتو ایکس در حال ایجاد اختلال در مشاهدات ماست، اما مشخص شد افزایش درخشش واقعاً از پس‌تاب انفجار سرچشمه می‌گیرد. همین موضوع ما را به بررسی ساختار پیچیده‌تری برای جت سوق داد.

برای بررسی دقیق این رویداد، گروه بین‌المللی پژوهشگران به سرپرستی گروه بی‌هیانکا در دانشگاه رم تور ورگاتا که از حمایت شورای پژوهش اروپا برخوردار است، داده‌های چندین رصدخانه و مأموریت فضایی را با یکدیگر ترکیب کردند. این مجموعه شامل رصدخانه پرتو ایکس چاندرا متعلق به ناسا، ماهواره ایکس‌ام‌ام نیوتون آژانس فضایی اروپا، مأموریت کاوشگر اینشتین، تلسکوپ بزرگ دوچشمی و آرایه بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی بود.

انفجاری با انرژی عظیم و پنهان

مشاهدات تکمیلی رصدخانه کالار آلتو نیز نشانه‌های یک ابرنواختر را شناسایی کرد. این یافته تأیید می‌کند که فوران پرتو گاما هم‌زمان با مرگ یک ستاره عظیم رخ داده است.

مدل‌های محاسباتی گروه پژوهشی نشان می‌دهند بخش مرکزی جت احتمالاً انرژی بسیار بیشتری نسبت به مقداری داشته که اندازه‌گیری‌های اولیه پرتو گاما نشان می‌دادند.

یو-هان یانگ در این‌باره گفت

فوران پرتو گامایی که از دید ما چندان قابل‌توجه نبود، احتمالاً برای ناظری که مستقیماً در امتداد هسته جت قرار داشت، انفجاری عظیم و هیولایی به نظر می‌رسید. مدل‌های ما نشان می‌دهند این انفجار انرژی معادل خروجی تقریباً یک میلیارد سال خورشید را در پرتویی به باریکی یک مداد متمرکز کرده بود.

نتایج این پژوهش احتمال وجود جمعیتی از انفجارهای ستاره‌ای را مطرح می‌کند که ممکن است در مشاهدات معمول پرتو گاما شناسایی نشوند. با گسترش بررسی‌های گسترده آسمان توسط تلسکوپ‌های پیشرفته، از جمله رصدخانه ورا روبین، اخترشناسان انتظار دارند پس‌تاب‌های بیشتری از جت‌هایی را شناسایی کنند که مستقیماً به سمت زمین قرار ندارند.

چنین کشفیاتی می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا فراوانی تولید جت‌های نسبیتی هنگام فروپاشی ستارگان عظیم و همچنین نحوه عبور این جت‌ها از لایه‌های بیرونی ستارگان را بهتر مشخص کنند.

مسکان یاداو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی و از مشارکت‌کنندگان این پژوهش، در پایان گفت

پرتوهای گاما کارآمدترین راه برای شناسایی این جت‌های پنهان نیستند و چنین نمونه‌هایی را به‌ندرت پیدا می‌کنیم. بررسی‌های آینده صدها مورد از آن‌ها را شناسایی خواهند کرد. پیدا کردن این انفجارها در میان میلیون‌ها منبع متغیر نور کار آسانی نخواهد بود، اما این چالشی است که مشتاقانه می‌خواهم آن را دنبال کنم.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.