راز کیهانی برملا شد: انفجار پرتو گاما معادلات فیزیک را به چالش کشید!
اخترشناسان پدیدهای بیسابقه را در اعماق فضا رصد کردهاند: یک انفجار پرتو گاما (GRB) که درک چندین دههای ما از این رویدادهای کیهانی پرانرژی را به چالش میکشد. یافتههای یک پژوهش جدید که در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده، نشان میدهد این GRB رفتاری کاملاً منحصربهفرد از خود نشان داده است: انتشار مکرر و احتمالاً دورهای انرژی پرتو گاما از یک منبع واحد. این مشاهدات حاکی از آن است که سازوکارهای شکلگیری این GRB با مدلهای فعلی همخوانی ندارند و معماهای جدیدی را پیش روی دانشمندان قرار میدهند.
الگوی غیرمعمول انفجارهای پرتو گامای تکرارشونده
انفجارهای پرتو گاما (GRB) از پرانرژیترین پدیدههای شناختهشده در جهان هستند. این انفجارها معمولاً با فروپاشی ستارههای عظیم یا ادغام اجرام فشردهای مانند ستارههای نوترونی مرتبط دانسته میشوند. GRBها معمولاً به شکل یک فلاش ناگهانی و عظیم رخ میدهند و انرژی بسیار زیادی را در عرض چند ثانیه تا چند دقیقه آزاد میکنند. اما آنچه این GRB تازه رصد شده را متمایز میکند، تکرار انفجارهای قدرتمند از یک منبع واحد است؛ پدیدهای که پیش از این غیرممکن تلقی میشد. به گفته مارتین-کاریلو (Martin-Carrillo)، یکی از محققان ارشد این مطالعه:
«GRBها رویدادهای فاجعهباری هستند و انتظار میرود تنها یک بار رخ دهند، زیرا منبعی که آنها را تولید میکند، در این انفجار مهیب از بین میرود. این رویداد نه تنها به دلیل فعالیت مکرر قدرتمند خود، بلکه به این دلیل که به نظر میرسید دورهای باشد، ما را شگفتزده کرد؛ پدیدهای که قبلاً هرگز دیده نشده بود.»
تکرار این GRB نشان میدهد که یک موتور مرکزی وجود دارد که پس از انفجار اولیه نیز فعال باقی میماند؛ ایدهای که مستقیماً با مدلهای رایج در تضاد است. پیامدهای این کشف بسیار مهم است: اخترشناسان ممکن است مجبور شوند در نحوه ذخیرهسازی و آزادسازی انرژی در محیطهای کیهانی بسیار پرانرژی تجدیدنظر کنند.
[تصویری از تکامل GRB که توسط VLT و هابل گرفته شده است. اعتبار: (ESO/A. Levan, A. Martin-Carrillo et al./NASA/ESA)]
ستارههای پرجرم، اختلالات جزر و مدی و سیاهچالههای مرموز
یکی از فرضیههای مطرحشده برای توضیح این تناوب غیرمعمول، مرگ ستارهای متفاوت با آنچه قبلاً مشاهده شده است، میباشد. در GRBهای معمولی، ستارهای با جرمی حدود 40 برابر جرم خورشید فرو میپاشد و یک انفجار نهایی و واحد را تولید میکند. با این حال، مارتین-کاریلو برای این GRB سناریوهای جایگزینی را پیشنهاد میکند:
«اگر یک ستاره پرجرم – حدود 40 برابر جرم خورشید – مانند GRBهای معمولی از بین رفته باشد، پس باید نوع خاصی از مرگ بوده باشد که در آن مقداری ماده به تغذیه موتور مرکزی ادامه میدهد. از طرف دیگر، تناوب فلاشهای پرتو گاما میتواند ناشی از متلاشی شدن یک ستاره توسط یک سیاهچاله باشد؛ پدیدهای که به عنوان رویداد اختلال جزر و مدی (TDE) شناخته میشود.»
رویداد اختلال جزر و مدی (TDE) زمانی رخ میدهد که یک ستاره بیش از حد به یک سیاهچاله نزدیک شود و توسط نیروهای گرانشی از هم گسیخته شود و تشعشعات پرانرژی تولید کند. در حالی که خود TDEها قبلاً مشاهده شدهاند، ماهیت تکرارشونده و ساختاریافته این GRB برخلاف هر چیزی است که در موارد قبلی دیده شده است. این امر نشان میدهد که یا نوع بسیار نادری از ستاره یا یک سیاهچاله عجیب و غریب عامل این پدیده است.
جستجو برای سیاهچالههای با جرم متوسط
مرتبط دانستن این GRB با یک رویداد اختلال جزر و مدی، مستلزم وجود یک سیاهچاله با جرم متوسط (IMBH) است؛ دستهای فرضی از سیاهچالهها که بین سیاهچالههای ستارهای و ابرسیاهچالهها قرار میگیرند. این اجرام برای دههها از دید اخترشناسان پنهان ماندهاند و این رصد میتواند یک کشف اساسی باشد. مارتین-کاریلو بر منحصر به فرد بودن این پدیده تاکید میکند:
«با این حال، برخلاف TDEهای معمولیتر، برای توضیح ویژگیهای این انفجار، به نابودی یک ستاره غیرمعمول توسط یک سیاهچاله حتی غیرمعمولتر، احتمالاً همان “سیاهچاله با جرم متوسط” که مدتها به دنبالش بودهایم، نیاز است. هر یک از این دو گزینه یک پدیده بیسابقه خواهد بود و این رویداد را فوقالعاده منحصر به فرد میسازد.»
در صورت تأیید، این GRB میتواند یکی از اولین شناساییهای غیرمستقیم یک IMBH باشد و بینشهایی را در مورد شکلگیری سیاهچالهها و پویایی هستههای کهکشانی ارائه دهد.
گامی رو به جلو در درک انفجارهای کیهانی
علیرغم ابهاماتی که در مورد این GRB وجود دارد، محققان نسبت به پیشرفتهایی که این کشف به همراه دارد خوشبین هستند. مشاهدات از تلسکوپها و ابزارهای مختلف در سراسر جهان، دادههای دقیقی را در مورد زمانبندی، توزیع انرژی و تناوب احتمالی این انفجار ثبت کردهاند. مارتین-کاریلو در پایان میگوید:
«ما هنوز مطمئن نیستیم که چه چیزی این انفجار را تولید کرده است یا اینکه آیا اصلاً میتوانیم بفهمیم، اما با این تحقیق، یک گام بزرگ رو به جلو در جهت درک این جرم فوقالعاده غیرمعمول و هیجانانگیز برداشتهایم.»
این کشف بر ماهیت غیرقابل پیشبینی کیهان تأکید میکند و اهمیت نظارت مستمر بر پدیدههای اخترفیزیکی پرانرژی را نشان میدهد. هر سیگنال غیرمنتظره، فرصتهایی را در اختیار اخترشناسان قرار میدهد تا مدلهای نظری را اصلاح کرده و درک خود را از خشونتبارترین رویدادهای جهان گسترش دهند.
