کشف عنصری خاص در بزرگ‌ترین انفجار پس از مه‌بانگ

این انفجار نمونه‌ای از انفجار پرتو گاما(GRB) بود که هنگامی که برای اولین بار در روز ۹ اکتبر سال ۲۰۲۲ توسط تلسکوپ فضایی پرتو گامای فِرِمی ناسا و رصدخانه سوئیفت نیل گرلز مشاهده شد، انفجار پرتو گاما ۲۲۱۰۰۹A  نام گرفت. کمی نگذشت که قدرت انفجار پرتو گاما آشکار شد و نام مستعار روشن‌ترین در تمام زمان‌ها (Brightest Of All Time) یا به اختصار BOAT را از آن خود کرد.

به نقل از اسپیس، ون فای فونگ(Wen-fai Fong)، دانشیار فیزیک و نجوم می‌گوید: بی شک این انفجار پرتو گاما درخشان‌ترین در نوع خود در میان مواردی است که تا به حال با ضریب ۱۰ یا بیشتر شاهد آنها بوده‌ایم.

دانشمندان بر این باورند که BOAT توسط یک انفجار ابرنواختری ایجاد شده که با مرگ و فروپاشی یک ستاره عظیم در فاصله حدود ۲.۴ میلیون سال نوری از ما همراه بوده است. این رویداد احتمالا سیاهچاله‌ای را بر جای گذاشته است.

ماریا ادویگ راواسیو(Maria Edvige Ravasio)، سرپرست تحقیقات از دانشگاه رادبود، در بیانیه‌ای گفت: چند دقیقه پس از فوران BOAT، مانیتور انفجاری پرتو گامای فِرِمی اوج انرژی غیرمعمولی را ثبت کرد که توجه ما را به خود جلب کرد. زمانی که من برای اولین بار آن سیگنال را دیدم، شوکه شدم.

فِرِمی در BOAT چه چیزی پیدا کرد؟

اولین انفجار پرتو گاما در سال ۱۹۶۷ توسط ماهواره‌های ولا(Vela) ایالات متحده مشاهده شد. دو سال بعد رسما مستند شد، سپس در سال ۱۹۷۳ برای عموم آشکار شد.

از آن زمان، دانشمندان تعداد زیادی از انفجارهای پرتو گاما را شناسایی کرده‌اند، و مشخص کرده‌اند که این فلش‌های کوتاه نور منشا کیهانی دارند و قوی‌ترین و شدیدترین انفجارها در جهانِ شناخته شده هستند. رایج‌ترین نوع  انفجار پرتو گاما زمانی اتفاق می‌افتد که ستارگانی با جرم حداقل هشت برابر خورشید، سوخت مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای در هسته‌شان تمام می‌شود و دیگر قادر به مقابله با فشار گرانش به داخل خود نیستند. بنابراین هسته آنها فرو می‌ریزد. این اتفاق یک سیاه‌چاله چرخان ایجاد می‌کند که ماده را به سمت قطب‌هایش هدایت می‌کند و آن را به عنوان جت‌هایی که نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، پرتاب می‌کند.

هنگامی که این جت‌ها مستقیما به سمت زمین حرکت می‌کنند، آنها را به عنوان انفجار پرتو گاما می‌بینیم.

پرتوها آنقدر قدرتمند هستند که اگر یکی در فاصله چند هزار سال نوری زمین فوران کند، می‌تواند با برهم زدن یا از بین بردن جو، حیات را در سیاره ما از بین ببرد. با این حال، حتی در میان همه این رویدادهای وحشتناک، BOAT بلافاصله توجه‌ها را به خود جلب کرد.

دانشمندان در نهایت با استفاده از آمار مربوط به سایر پرتوهای گامای مشاهده شده، مشخص کردند که رویدادی به قدرتمندی و درخشانی BOAT تنها هر ۱۰ هزار سال یک بار در آسمان زمین قابل مشاهده است. آنها همچنین دریافتند، به رغم اینکه BOAT در فاصله ۲.۴ میلیارد سال نوری از ما اتفاق افتاده است، در واقع بر جو زمین تأثیر گذاشته است.

در ۹ اکتبر ۲۰۲۲، نور پرانرژی پرتو گاما از BOAT، بیشتر آشکارسازهای پرتو گاما را در مدار، از جمله آشکارسازهای موجود در فِرِمی را درگیر کرد. این در واقع از اندازه‌گیری قدرت واقعی انفجار در شدیدترین نقطه آن جلوگیری کرد. با این حال، حدود پنج دقیقه پس از شناسایی BOAT، آنقدر کم نور شد که به فِرِمی اجازه داد دوباره آن را ببیند. تلسکوپ پرتو گامای ناسا یک ویژگی عجیب یا «طیف» را در نور خود دید که «خط انتشار احتمالی» نامیده می‌شود.

هنگامی که نور از ماده عبور می‌کند، به دلیل اینکه عناصر، نور را در فرکانس‌های خاصی جذب و منتشر می‌کنند، جذب و انتشار «اثرانگشتی» بر روی این نور باقی می‌گذارند. این بدان معنی است که دانشمندان می‌توانند عناصری را که نور از آنها عبور می‌کند بازسازی کرده و ترکیبات شیمیایی اجسامی را که با آنها تعامل داشته است، تعیین کنند.

خط انتشاری که فِرِمی در نور BOAT مشاهده کرد حدود ۴۰ ثانیه طول کشید و به اوج انرژی ۱۲ میلیون الکترون ولت(MeV) رسید. انرژی نور در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی بین دو تا سه الکترون ولت(eV) است.

محققان فکر می‌کنند که می‌دانند چه چیزی باعث این ویژگی شده است. هر ذره ماده یک ذره پادماده «دوقلو» دارد.

هنگامی که این ذرات به هم می‌رسند، از بین می‌روند و انرژی خود را به جهان باز می‌گردانند. این امکان وجود دارد که ویژگی طیفی که تیم در BOAt دیدند از الکترون‌ها و معادل‌های پادماده آن‌ها، نشات گرفته باشد.

یکی از اعضای تیم می‌گوید: هنگامی که یک الکترون و یک پوزیترون با هم برخورد می‌کنند، از بین می‌روند و یک جفت پرتو گاما با انرژی ۰.۵۱۱ مگا ولت تولید می‌کنند.  

الیزابت هیز، دانشمند پروژه فِرِمی در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، در بیانیه ای گفت: پس از دهه‌ها مطالعه‌ی این انفجارهای کیهانی باورنکردنی، ما هنوز جزئیات عملکرد این جت‌ها را درک نکرده‌ایم. یافتن سرنخ‌هایی از این دست قابل توجه است.