به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، انفجارهای پرتوی گاما (GRBs) ناشی از ادغام ستارگان نوترونی با یکدیگر از قدرتمندترین رویدادهای جهان به‌شمار می‌رود که بنابر باور دانشمندان منابع ایجاد بخش قابل‌توجهی از عناصر سنگین از جمله طلا را تشکیل می‌دهد. آن‌ها تخمین‌های خود را بر اساس انفجارهای کوتاه‌مدت پرتوی گاما استوار کردند که تصور می‌شد در سراسر کیهان رخ می‌دهد، اما کشفی در یازدهم دسامبر ۲۰۲۱ نشان داد که باید انفجارهای طولانی‌مدت پرتوی گاما نیز در این محاسبات لحاظ شود.
انفجارهای پرتوی گاما (GRBs)، انفجارهای نوری کوتاه‌مدت پرتوی گاما و پرانرژی‌ترین شکل نور هستند که از چند میلی ثانیه تا چند دقیقه دوام می‌آورند، صدها برابر درخشان‌تر از یک ابرنواختر معمولی هستند و حدود یک میلیون تریلیون برابر نور خورشید می‌درخشند. در اصل هنگامی که یک GRB فوران می‌کند، درخشان‌ترین منبع فوتون‌های پرتوی گامای کیهانی در جهان قابل مشاهده است.
یک اکتشاف کیهانی عجیب
در یازدهم دسامبر ۲۰۲۱ «رصدخانه سوئیفت نیل گرلز ناسا» و «تلسکوپ فضایی پرتوی گامای فرمی» یک انفجار نور پرانرژی را از حومه یک کهکشان در فاصله حدود یک میلیارد سال نوری از زمین شناسایی کردند که درک دانشمندان از انفجارهای پرتوی گاما را به چالش کشید.
اخترشناسان در چند دهه گذشته، این انفجارها را به دو دسته تقسیم کرده‌اند که در آن انفجارهای طولانی‌مدت، پرتوهای گاما را به مدت دو ثانیه یا بیشتر ساطع می‌کنند و منشأ آن‌ها تشکیل اجسام متراکم مانند سیاه‌چاله‌ها در مراکز ستارگان عظیم در حال فروپاشی است. فوران‌های کوتاه نیز پرتوهای گاما را برای کمتر از دو ثانیه ساطع می‌کنند و در اثر ادغام اجرام متراکم مانند ستاره‌های نوترونی ایجاد می‌شوند. گاهی اوقات نیز انفجارهای کوتاهی با یک شعله نور مرئی و مادون قرمز به نام کیلونووا مشاهده می‌شد.
اواخر سال ۲۰۲۱ انفجاری موسوم به GRB 211211A مشاهده شد که این پارادایم را تغییر داد، زیرا نخستین انفجار پرتوی گامای طولانی‌مدت با منشأ ادغام ستارگان نوترونی بود. این انفجار پرانرژی حدود یک دقیقه طول کشید و ادامه مشاهدات ناسا روی آن به شناسایی یک کیلونوا منجر شد. احتمال این‌که ادغام ستاره‌های نوترونی می‌تواند فوران‌های طولانی ایجاد کند، سال‌ها پیش توسط اخترفیزیکدان «نیل‌گرلز» عنوان شده بود و کیلونووای مشاهده‌شده مدرکی است که ادغام‌ها را به این رویدادهای طولانی‌مدت مرتبط و دانشمندان را وادار می‌کند تا درباره نحوه تشکیل سیاه‌چاله‌ها تجدیدنظر کنند.
کشف سال ۲۰۲۱ پیامدهای عمیقی برای چگونگی پیدایش عناصر سنگین جهان داشت، زیرا طبق باورهای قبلی اخترشناسان، یک انفجار پرتوی گامای کوتاه‌مدت با دو ستاره نوترونی در حال چرخش و بقایای خردشده ستارگان عظیمی آغاز می‌شود که به‌صورت ابرنواختر منفجر شده‌اند و همان‌طور که ستارگان نزدیک‌تر می‌شوند، مواد غنی از نوترون را از یکدیگر جدا می‌کنند. آن‌ها همچنین امواج گرانشی یا موج‌هایی در فضا-زمان تولید می‌کنند. با این حال هیچکدام از این موارد در رویداد رخ‌داده شناسایی نشد.
ادامه مشاهدات نشان داد که در نهایت ستارگان نوترونی با هم برخورد می‌کنند، ادغام می‌شوند و ابری از بقایای داغ به وجود می‌آورند که نور را در طول موج‌های متعدد ساطع می‌کند. دانشمندان فرض می‌کنند که جت‌های ذرات پرسرعت که در اثر این ادغام پرتاب می‌شود، ایجادکننده شعله اولیه اشعه گاما است. گرمای تولید شده توسط واپاشی رادیواکتیو عناصر موجود در بقایای غنی از نوترون نیز احتمالاً نور مرئی و فروسرخ کیلونووا را ایجاد می‌کند و این روند منجر به تولید عناصر سنگین مانند طلا و پلاتین می‌شود.
در این مشاهدات نور پس از انفجار که گسیل پسادرخشش نامیده می‌شود، ویژگی‌های غیرمعمولی را نشان داد. فرمی اشعه گامای پرانرژی را شناسایی کرد که ۱.۵ ساعت پس از انفجار شروع شد و بیش از دو ساعت طول کشید. این پرتوهای گاما به انرژی تا یک میلیارد الکترون ولت رسیدند. برای مقایسه، انرژی نور مرئی بین دو تا سه الکترون ولت اندازه‌گیری می‌شود.
این اولین باری بود که دانشمندان شاهد چنین مازاد پرتوهای گامای پرانرژی در پسادرخشش یک رویداد ادغام بودند. این انتشار به‌طور معمول در طول زمان کاهش پیدا می‌کند. احتمال آن می‌رود که این پرتوهای گامای پرانرژی از برخورد بین نور مرئی کیلونووا و الکترون‌های جت‌های ذرات ناشی شوند. این جت‌ها نیز می‌توانند جت‌های تضعیف‌کننده انفجار اصلی یا جت‌های جدیدی باشند که از سیاه‌چاله یا مگنتار (ستاره مغناطیسی) به وجود آمده نیرو می‌گیرند.
مگنتار چیست؟
مگنتار یک نوع عجیب‌وغریب از ستارگان نوترونی است که میدان مغناطیسی فوق‌العاده قدرتمندی دارد. این میدان حدود هزار برابر قوی‌تر از یک ستاره نوترونی معمولی و یک تریلیون بار قوی‌تر از زمین است. مگنتارها مغناطیسی‌ترین ستاره‌های جهان به‌شمار می‌روند و نزدیک شدن بشر به هزار کیلومتری آن، وی را می‌کشد زیرا میدان مغناطیسی آن بدن را متلاشی، الکترون‌ها را از اتم‌های بدن جدا و او را به ابری از یون‌های تک‌اتمی یعنی اتم‌های منفرد بدون الکترون تبدیل می‌کند. جدا از این میدان‌های مغناطیسی فوق‌العاده قدرتمند، مگنتارها مقادیر زیادی انرژی را به شکل شعله‌ها، اشعه ایکس و انفجار پرتوی گاما آزاد می‌کنند. بنابراین آن‌ها با رویدادهای شدید در جهان مرتبط هستند که شاید آن‌ها را به عجیب‌ترین اجرام کیهان در کنار سیاه‌چاله‌ها تبدیل کند.
میدان مغناطیسی یک مگنتار ممکن است به دلیل تبدیل شدن درون یک ستاره نوترونی به یک سیال ابررسانا ایجاد شود. بنابراین هنگامی که ستاره می‌چرخد مانند یک دینام بزرگ رفتار و یک میدان مغناطیسی عظیم ایجاد می‌کند. منشأ این میدان همچنین ممکن ستاره مولد آن باشد که ممکن است یک میدان مغناطیسی غیرمعمول قوی داشته باشد، یعنی نوع ستاره‌ای که قبل از تبدیل شدن به یک ستاره نوترونی بود. اختر فیزیکدانان هنوز به‌طور دقیق نمی‌دانند که یک مگنتار چگونه میدان مغناطیسی شگفت‌انگیز خود را ایجاد می‌کند، با این حال احتمالاً این میدان به چگالی باورنکردنی ستارگان نوترونی و فضای داخلی عجیب‌وغریب آن‌ها مربوط می‌شود.
ستاره نوترونی چیست؟
ستاره‌های نوترونی ستاره‌های عجیب‌وغریبی هستند که به‌طور کامل از نوترون تشکیل شده است که دلیل آن گرانش شدید ستاره نوترونی است که پروتون‌ها و الکترون‌ها را خرد می‌کند و نوترون‌ها را تشکیل می‌دهد.
ستاره‌های نوترونی زمانی تشکیل می‌شود که هیدروژن در هسته یک ستاره دنباله اصلی با جرمی بین هشت تا ۲۰ برابر خورشید تمام شود که ستاره‌های سنگین‌تر به‌جای این نوع از ستاره‌ها، سیاه‌چاله‌هایی با جرم ستاره‌ای تولید می‌کنند. در واقع هسته باقی‌مانده ستاره‌های پرجرم در زمان مرگ به‌جای تشکیل کوتوله سفید، به یک ستاره نوترونی تبدیل می‌شود. به این ترتیب که هسته با پایان هلیوم، منقبض و گرم می‌شود و شروع به تبدیل کربن خود به نئون می‌کند. این امر با آزاد کردن انرژی همراه است. این روند آنقدر ادامه پیدا می‌کند تا ستاره نئون را به اکسیژن، اکسیژن را به سیلیکون و در نهایت سیلیکون را به آهن تبدیل کند. این فرآیندها انرژی تولید می‌کنند که از فروپاشی هسته جلوگیری می‌کند. زمانی که سیلیکون به آهن تبدیل می‌شود، سوخت ستاره در عرض چند روز تمام می‌شود. مرحله بعدی ذوب‌آهن به عنصری سنگین‌تر است که این عمل به انرژی نیاز دارد. در این زمان هسته فرو می‌ریزد، به اندازه اصلی خود بازمی‌گردد و موج ضربه‌ای ایجاد می‌کند که در لایه‌های بیرونی ستاره به حرکت در می‌آید. نتیجه یک انفجار بزرگ به نام ابرنواختر و هسته باقی‌مانده یک ستاره نوترونی فوق متراکم است.
تپ‌اخترها و مگنتارها انواع ستارگان نوترونی هستند که نوع اول به سرعت در حال چرخش است و نقاط داغ پرتوی ایکس روی سطوح آن‌ها تشکیل می‌شود و نوع دوم همان‌طور که گفته شد میدان مغناطیسی قوی دارند که تا هزار بار قوی‌تر از یک ستاره نوترونی معمولی است.
نظر شما