اصطدمت النجوم في “دربي الهدم” المجري ، مما أدى إلى انفجار أشعة غاما غريب الأطوار – Ars Technica

عندما اكتشف علماء الفلك انفجارًا قويًا لأشعة غاما (GRB) في أكتوبر 2019 ، كان التفسير الأكثر ترجيحًا هو أن نجمًا ضخمًا يحتضر في مجرة ​​بعيدة انفجر في مستعر أعظم. لكن البيانات من الملاحظات اللاحقة أظهرت أن الانفجار نشأ عن اصطدام النجوم (أو بقاياها) في منطقة مكتظة بالقرب من الثقب الأسود الهائل لمجرة قديمة ، وفقًا لـ ورقة جديدة نُشر في مجلة Nature Astronomy. تم افتراض مثل هذا الحدث النادر ، لكن هذا هو أول دليل على الملاحظة.

كما ذكرنا سابقًا ، انفجارات أشعة جاما هي انفجارات عالية الطاقة للغاية في مجرات بعيدة تدوم ما بين أجزاء من الألف من الثانية إلى عدة ساعات. هناك فئتان من رشقات أشعة جاما. معظمها (70 بالمائة) عبارة عن رشقات نارية طويلة تستمر لأكثر من ثانيتين ، غالبًا مع وهج ساطع. عادة ما ترتبط هذه بالمجرات ذات التكوين السريع للنجوم. يعتقد علماء الفلك أن الانفجارات الطويلة مرتبطة بموت النجوم الضخمة المنهارة لتكوين نجم نيوتروني أو ثقب أسود (أو ، بدلاً من ذلك ، نجم مغناطيسي حديث التكوين). سينتج الثقب الأسود الصغير نفاثات من جزيئات عالية الطاقة تتحرك بالقرب من سرعة الضوء ، قوية بما يكفي لاختراق بقايا النجم السلفي ، وتنبعث منها أشعة سينية وأشعة جاما.

انفجارات أشعة جاما التي تدوم أقل من ثانيتين (حوالي 30 في المائة) تعتبر دفقات قصيرة ، تنبعث عادةً من مناطق ذات تكوين نجمي قليل جدًا. يعتقد علماء الفلك أن انفجارات أشعة غاما هذه ناتجة عن اندماجات بين نجمين نيوترونيين أو اندماج نجم نيوتروني مع ثقب أسود يتكون من “كيلونوفا”.

انفجار أشعة غاما الذي اكتشفه مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لوكالة ناسا في عام 2019 يقع في الفئة الطويلة. لكن الفلكيين كانوا في حيرة لأنهم لم يعثروا على دليل على وجود مستعر أعظم مماثل. “مقابل كل مائة حدث تتناسب مع مخطط التصنيف التقليدي لانفجارات أشعة غاما ، هناك كرة غريبة واحدة على الأقل ترمي بنا إلى حلقة ،” قال المؤلف المشارك ون فاي فونغ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة نورث وسترن. “ومع ذلك ، فإن هذه الكرات الغريبة هي التي تخبرنا أكثر عن التنوع المذهل للانفجارات التي يستطيع الكون القيام بها.”

وقد أثار فونج وزملاؤه الفضول في متابعة تلاشي الشفق اللاحق للانفجار باستخدام مرصد الجوزاء الدولي ، معززًا بالبيانات التي تم جمعها بواسطة التلسكوبات الضوئية الاسكندنافية وتلسكوب هابل الفضائي. مكنهم الوهج اللاحق من تحديد موقع GRB في منطقة تبعد 100 سنة ضوئية فقط عن نواة مجرة ​​قديمة – أي بالقرب جدًا من الثقب الأسود الهائل في مركزها. وخلصوا إلى أن الانفجار قد نشأ عن اصطدام نجمين أو بقايا نجمية.

هذا مهم لأن هناك ثلاث عمليات معروفة لموت نجم ، اعتمادًا على كتلته. تنفجر النجوم الضخمة في مستعر أعظم ، بينما يتجاهل النجم بكتلة شمسنا طبقاته الخارجية ويتلاشى في النهاية ليصبح قزمًا أبيض. ويمكن للبقايا النجمية المتكونة من المستعرات الأعظمية – النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء – أن تشكل أنظمة ثنائية وتتصادم في النهاية.

الآن لدينا بديل رابع: يمكن أن تتصادم النجوم في المناطق المكتظة بكثافة من المجرات القديمة – وهو حدث نادر جدًا في المجرات النشطة ، والتي ليست كثيفة. يمكن أن تحتوي المجرة القديمة على مليون نجم في منطقة عرضها بضع سنوات ضوئية فقط. وفي هذه الحالة ، فإن تأثيرات الجاذبية لكونك قريبًا جدًا من ثقب أسود فائق الكتلة من شأنه أن يغير حركات تلك النجوم بحيث تتحرك في اتجاهات عشوائية. لا بد أن يحدث تصادم في نهاية المطاف.

في الواقع ، يشير المؤلفون إلى أن هذه الأنواع من الاصطدامات قد لا تكون بهذه الندرة ؛ نحن فقط لا نكتشف إشارات GRBs والتوهجات اللاحقة بسبب كل الغبار والغاز الذي يحجب رؤيتنا لمراكز المجرات القديمة. إذا تمكن علماء الفلك من التقاط توقيع موجة ثقالية بالتزامن مع مثل هذا النوع من GRB في المستقبل ، فقد يخبرهم ذلك المزيد عن هذا النوع من الموت النجمي.

“تُظهر هذه النتائج الجديدة أن النجوم يمكن أن تقضي على زوالها في بعض المناطق الأكثر كثافة في الكون حيث يمكن دفعها للتصادم ،” قال المؤلف المشارك أندرو ليفان، عالم فلك في جامعة رادبود في هولندا. “هذا مثير لفهم كيفية موت النجوم وللإجابة على أسئلة أخرى ، مثل المصادر غير المتوقعة التي قد تخلق موجات الجاذبية التي يمكننا اكتشافها على الأرض.”

DOI: Nature Astronomy ، 2023. 10.1038 / s41550-023-01998-8 (حول DOIs).