به گزارش مجله نجم
دانشمندان ممکن است یک قدم به کشف این که چگونه انفجارهای پرتو گاما به برخی از قوی ترین انفجارهای جهان شناخته شده تبدیل شدند، نزدیک تر شده باشند.
برای زمینه، یک انفجار پرتو گاما یا GRB می تواند انرژی بیشتری را در چند ثانیه نسبت به خورشید تابش می کند در میلیاردها سال تولید کند. به دلیل این قدرت، دانشمندان بر این باورند که انفجارهای پرتو گاما از برخی از خشن ترین رویدادهای جهان سرچشمه می گیرند. این شامل مواردی مانند انفجارهای ابرنواختری است که مرگ ستارگان پرجرم را نشان می دهد، برخورد و ادغام دو ستاره نوترونی، که ستارگان “مرده” هستند که از چگال ترین ماده ای که می شناسیم تشکیل شده اند، و همچنین انفجارهای ناشی از سیاهچاله های نوپا.
با این حال، جنبه های این انفجارها در هاله ای از ابهام قرار دارد، از جمله مکانیسم دقیقی که GRB ها را به راه می اندازد و دقیقاً چه چیزی باعث GRB های “طولانی” با دوام بیشتر از دو ثانیه در مقابل GRB های “کوتاه” با دوام کمتر می شود.
به عنوان مثال، تیمی از دانشمندان دانشگاه آلاباما در هانتسویل، حذف نور در انفجارهای پرتو گاما و چگونگی تغییر آنها در طول زمان برای مدل‌سازی بهتر این انفجارها و در نهایت کشف اسرار آنها را مورد مطالعه قرار دادند.
مربوط: شعله غول پیکر پرتو گاما از یک مگنتار «به تازگی درگذشته» کهکشان سیگار را روشن می کند
جان هاکیلا، سرپرست تیم، دانشمند دانشگاه آلاباما در هانتسویل، در بیانیه‌ای گفت: «علی‌رغم اینکه بیش از پنجاه سال مورد مطالعه قرار گرفته است، مکانیسم‌های تولید نور توسط GRBها ناشناخته باقی مانده است که یک راز بزرگ در اخترفیزیک مدرن است. درک انفجارهای پرتو گاما به ما کمک می‌کند تا برخی از سریع‌ترین و قوی‌ترین مکانیسم‌های تولید نور که توسط طبیعت استفاده می‌شود را درک کنیم.
GRB ها آنقدر درخشان هستند که در مقیاس کیهان دیده می شوند، و از آنجا که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، به ما اجازه می دهد تا اولین سنین را که ستاره ها وجود داشته اند، ببینیم.
برجسته کردن GRBs
یکی از دلایل اصلی درک انفجارهای پرتو گاما این است که مدل‌های نظری برای توصیف آنها قادر به توضیح رفتار منحنی‌های نور آنها نبوده‌اند، که نمودارهایی هستند که نشان می‌دهند چگونه شدت نور یک جسم در طول زمان تغییر می‌کند.
وضعیت با این واقعیت پیچیده تر می شود که هیچ دو منحنی نور GRB دقیقاً یکسان نیستند و مدت انفجارها می تواند از میلی ثانیه تا ده ها دقیقه طول بکشد.
هاکیلا و همکارانش GRB ها را به عنوان یک سری پالس های پرانرژی مدل کردند و این پالس ها را به عنوان واحدهای اصلی انتشار GRB در نظر گرفتند. هاکیلا گفت: “این نشان دهنده زمان هایی است که GRB ها روشن می شوند و سپس محو می شوند. در طول مدتی که یک پالس GRB ساطع می شود، دچار تغییراتی در روشنایی می شود که گاهی اوقات می تواند در مقیاس های زمانی بسیار کوتاه رخ دهد.” “نکته عجیب در مورد این تفاوت ها این است که آنها به یک روش برگشت پذیر هستند [palindrome] کلماتی مانند اسپینر یا کایاک را می توان معکوس کرد.”
این دانشمند اضافه کرد که درک اینکه چگونه چنین وارونگی می تواند اتفاق بیفتد بسیار دشوار است، زیرا برخلاف حروف یک کلمه، زمان فقط در یک جهت قابل خواندن است.
او گفت: «مکانیسمی که نور را در یک پالس GRB تولید می‌کند، به نوعی الگوی روشنایی تولید می‌کند و سپس همان الگو را به ترتیب معکوس تولید می‌کند. این بسیار عجیب است، و این چیزی است که انفجارهای پرتو گاما را منحصر به فرد می کند.
این تیم بر روی مدل‌هایی از GRB تمرکز کردند که زمانی تولید می‌شوند که سیاه‌چاله‌ها (که اخیراً با مرگ یک ستاره عظیم شکل گرفته‌اند) فواره‌هایی از ذرات را آزاد می‌کنند که با سرعت‌های نزدیک به نور یا «نسبیتی» حرکت می‌کنند.
هاکیلا توضیح می‌دهد: «در این مدل‌ها، هسته ستاره پرجرم در حال مرگ فرو می‌ریزد و سیاهچاله را تشکیل می‌دهد و موادی که به درون سیاهچاله می‌افتند از هم جدا می‌شوند و در امتداد دو پرتو یا جت متضاد به بیرون هدایت می‌شوند. جتی که در جهت ما است، تقریباً با سرعت نور به بیرون پرتاب می شود.
از آنجایی که GRB ها عمر نسبتاً کوتاهی دارند، همیشه فرض بر این بود که جریان در طول رویداد به سمت ما هدایت می شود. اما تفسیر مشخصه های معکوس زمان پالس اگر از درون یک جت بی حرکت سرچشمه می گرفت، بسیار دشوار بود. “
برای توضیح ماهیت متقارن منحنی های نور GRB، تیم حرکت جانبی یا جانبی را به جت های نسبیتی که از سیاهچاله های در حال ظهور دور می شوند، اضافه کردند.
هاکیلا ادامه داد: «ایده جت‌های متحرک افقی راه‌حل ساده‌ای برای توضیح ساختار پالس‌های GRB معکوس شده با زمان ارائه می‌کند. هنگامی که هواپیما از خط دید عبور می کند، ناظر نور حاصل را ابتدا از یک طرف هواپیما، سپس مرکز جت و در نهایت سمت دیگر هواپیما را می بیند.
هنگامی که مرکز هواپیما از خط دید عبور می کند، هواپیما روشن می شود و سپس کم نور می شود، و ساختار متقارن شعاعی در اطراف هسته هواپیما در جهت معکوس دیده می شود که هواپیما کم نور می شود.
هاکیلا افزود، در این «مدل بالستیک GRBs»، جت‌های نسبیتی حاصل از سیاه‌چاله‌ها، مواد را به شیوه‌ای شبیه به شلنگ آتش نشانی که آب را پاشش می‌کند، می‌پاشند. از آنجایی که جریان ها به جای جامد به عنوان مایع عمل می کنند، ناظر ممکن است کل جریان را منحنی ببیند تا مستقیم.
“حرکت نازل باعث می شود نور از قسمت های مختلف جت در زمان های مختلف به ما برسد و این می تواند برای درک بهتر مکانیسم تولید نور توسط جت و همچنین در آزمایشگاه برای بررسی اثرات خاص استفاده شود. نسبیت،» او نتیجه گرفت.
تحقیقات این تیم در 22 آوریل در مجله Astrophysical منتشر شد.
