تسلسل حياة النجوم ، ينتهي بتشكيل ثقب أسود. حقوق الصورة: Nicolle Rager Fuller / NSF لتكبير الصورة
بعد بضع مئات الملايين من السنين من الانفجار العظيم ، استنفد نجم ضخم وقوده ، وانهار على شكل ثقب أسود ، وانفجر مع انفجار أشعة غاما. الإشعاع الناتج عن هذا الحدث الكارثي وصل الآن إلى الأرض فقط ، ويستخدمه علماء الفلك للتدقيق في اللحظات الأولى من الكون. تمت ملاحظة الانفجار ، المسمى GRB 050904 ، بواسطة القمر الصناعي Swift التابع لناسا في 4 سبتمبر 2005. أحد الأشياء غير المعتادة حول هذا الاندفاع هو أنه استمر لمدة 500 ثانية - معظمها انتهى في جزء صغير من ذلك الوقت.
لقد جاء من حافة الكون المرئي ، وهو أكبر انفجار تم اكتشافه على الإطلاق.
في قضية الطبيعة هذا الأسبوع ، ناقش العلماء في جامعة ولاية بنسلفانيا وزملائهم الأمريكيين والأوروبيين كيف كان هذا الانفجار ، الذي تم اكتشافه في 4 سبتمبر 2005 ، نتيجة لانهيار نجم ضخم في حفرة سوداء.
ويأتي الانفجار ، الذي أطلق عليه انفجار أشعة غاما ، من حقبة بعد وقت قصير من تشكل النجوم والمجرات ، بعد حوالي 500 مليون إلى مليار سنة من الانفجار العظيم. يبلغ عمر الكون الآن 13.7 مليار سنة ، لذا فإن انفجار سبتمبر هو بمثابة مسبار لدراسة ظروف الكون المبكر.
قال ديفيد بوروز ، كبير العلماء وأستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا ، أحد المشاركين في أحد التقارير الثلاثة حول هذا الانفجار الذي نُشر هذا الأسبوع في مجلة Nature: "كان هذا نجمًا ضخمًا عاش بسرعة ومات شابًا". "ربما كان هذا النجم مختلفًا تمامًا عن النوع الذي نراه اليوم ، النوع الذي كان يمكن أن يكون موجودًا فقط في الكون المبكر."
تم الكشف عن الانفجار ، المسمى GRB 050904 بعد تاريخ رصده ، بواسطة القمر الصناعي Swift التابع لناسا ، والذي تديره ولاية بنسلفانيا. قدم Swift إحداثيات الاندفاع بحيث يمكن للأقمار الصناعية الأخرى والتلسكوبات الأرضية مراقبة الاندفاع. تستمر الانفجارات عادة لمدة 10 ثوانٍ فقط ، لكن الشفق يستمر لفترة طويلة لبضعة أيام.
نشأت GRB 050904 13 مليار سنة ضوئية من الأرض ، مما يعني أنها حدثت قبل 13 مليار سنة ، لأنها استغرقت وقتًا طويلاً حتى وصل الضوء إلينا. اكتشف العلماء بضعة أشياء فقط على بعد أكثر من 12 مليار سنة ضوئية ، لذا فإن الاندفاع مهم للغاية في فهم الكون بعيدًا عن متناول أكبر التلسكوبات.
قال بوروز ، الذي يركز تحليله بشكل رئيسي على بيانات سويفت من تلسكوباته الثلاثة ، التي تغطي مجموعة من أشعة غاما والأشعة السينية: "نظرًا لأن الانفجار كان أكثر إشراقًا من مليار شمس ، فإن العديد من التلسكوبات يمكن أن تدرسه حتى من هذه المسافة الضخمة". ، والأطوال الموجية فوق البنفسجية / الضوئية ، على التوالي. Burrows هو العالم الرئيسي في تلسكوب Swift's X-ray.
وجد فريق Swift العديد من الميزات الفريدة في GRB 050904. وكان الاندفاع يدوم طويلاً حوالي 500 ثانية ، وأظهر الطرف الخلفي للانفجار توهجات متعددة. تشير هذه الخصائص إلى أن الثقب الأسود الذي تم إنشاؤه حديثًا لم يتشكل على الفور ، كما اعتقد بعض العلماء ، ولكنه كان حدثًا أطول فوضويًا.
قال بوروز إن انفجارات أشعة غاما الأكثر قربًا لا تحتوي على الكثير من الحرق ، مما يعني أن الثقوب السوداء الأولى ربما تكونت بشكل مختلف عن تلك الموجودة في العصر الحديث. يمكن أن يكون الفرق لأن النجوم الأولى كانت أكثر ضخامة من النجوم الحديثة. أو يمكن أن يكون نتيجة لبيئة الكون المبكر عندما بدأت النجوم الأولى في تحويل الهيدروجين والهليوم (تم إنشاؤه في الانفجار الكبير) إلى عناصر أثقل.
في الواقع ، يُظهر GRB 050904 تلميحات بالعناصر الأثقل التي تم سكها حديثًا ، وفقًا لبيانات من التلسكوبات الأرضية. هذا الاكتشاف هو موضوع مقال الطبيعة الثاني لمجموعة يابانية بقيادة نوبويوكي كاواي في معهد طوكيو للتكنولوجيا.
أظهر GRB 050904 أيضًا تمددًا زمنيًا ، نتيجة للتوسع الواسع للكون خلال 13 مليار سنة استغرقت الضوء للوصول إلينا على الأرض. يؤدي هذا التمدد إلى ظهور الضوء بشكل أكثر احمرارًا مما كان عليه عند انبعاثه في الاندفاع ، كما أنه يغير إدراكنا للوقت مقارنة بالساعة الداخلية للانفجار.
عملت هذه العوامل لصالح العلماء. قام فريق ولاية بنسلفانيا بتحويل أدوات Swift إلى الاندفاع بعد حوالي دقيقتين من بدء الحدث. ومع ذلك ، كان الاندفاع يتطور كما لو كان بحركة بطيئة وكان على بعد حوالي 23 ثانية من الانفجار. حتى يتمكن العلماء من رؤية الانفجار في مرحلة مبكرة جدًا.
تم اكتشاف جسم واحد فقط - كوازار - على مسافة أكبر. ومع ذلك ، في حين أن الكوازارات عبارة عن ثقوب سوداء فائقة الكتلة تحتوي على كتلة المليارات من النجوم ، فإن هذا الانفجار يأتي من نجم واحد. يؤكد الكشف عن GRB 050904 أن النجوم الضخمة اختلطت بأقدم النجوم الزائفة. كما يؤكد أنه يمكن دراسة المزيد من انفجارات النجوم البعيدة - ربما من النجوم الأولى ، كما يقول المنظرون - من خلال مجموعة من الملاحظات مع Swift وغيرها من المقاريب العالمية.
وقال نيل جيريلز من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند ، المحقق الرئيسي في سويفت: "لقد صممنا Swift للبحث عن رشقات نارية باهتة قادمة من حافة الكون". "لدينا الآن واحدة وهي رائعة. للمرة الأولى ، يمكننا التعرف على النجوم الفردية من بداية الوقت تقريبًا. بالتأكيد هناك الكثير. "
تم إطلاق Swift في نوفمبر 2004 وكان يعمل بكامل طاقته بحلول يناير 2005. يحمل Swift ثلاث أدوات رئيسية: تلسكوب الإنذار المتواصل ، تلسكوب الأشعة السينية ، والتلسكوب فوق البنفسجي / البصري. يوفر كاشف أشعة غاما Swift ، تلسكوب Burst Alert ، الموقع الأولي السريع ، وقد تم بناؤه في المقام الأول من قبل مركز ناسا جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت ومختبر لوس ألاموس الوطني ، وتم بناؤه في GSFC. تم تطوير وبناء تلسكوب Swift's X-Ray Telescope و UV / Optical Telescope من قبل فرق دولية بقيادة ولاية بنسلفانيا ، واستفاد بشكل كبير من خبرة كل مؤسسة في مهمات الفضاء السابقة. نتج تلسكوب الأشعة السينية عن تعاون جامعة ولاية بنسلفانيا مع جامعة ليستر في إنجلترا ومرصد بريرا الفلكي في إيطاليا. نتج التلسكوب فوق البنفسجي / البصري عن تعاون جامعة ولاية بنسلفانيا مع مختبر علوم الفضاء مولارد بكلية جامعة لندن. هذه التلسكوبات الثلاثة تمنح Swift القدرة على القيام بملاحظات متابعة فورية تقريبًا لمعظم رشقات أشعة غاما لأن Swift يمكنها الدوران بسرعة للإشارة إلى مصدر إشارة أشعة غاما.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة الأمير سلطان
