في 2 يوليو 1967 ، الولايات المتحدة شمعة 3 و 4 لاحظت الأقمار الصناعية شيئًا محيرًا إلى حد ما. صُممت هذه الأقمار الصناعية في الأصل لمراقبة اختبارات الأسلحة النووية في الفضاء من خلال البحث عن إشعاع غاما ، وقد التقطت سلسلة من انفجارات أشعة جاما (GRBs) القادمة من الفضاء السحيق. وبينما مرت عقود منذ ' حادثة شمعة '، لا يزال علماء الفلك غير متأكدين بنسبة 100٪ من أسبابها.
كانت إحدى المشاكل أنه حتى الآن ، لم يتمكن العلماء من دراسة انفجارات أشعة جاما بأي قدرة حقيقية. ولكن بفضل أ دراسة جديدة بواسطة فريق دولي من الباحثين ، تم إعادة إنشاء GRBs في المختبر لأول مرة. لهذا السبب ، ستتاح للعلماء فرص جديدة للتحقيق في GRBs ومعرفة المزيد عن خصائصها ، والتي يجب أن تقطع مسافة طويلة نحو تحديد أسبابها.
الدراسة بعنوان ' مراقبة تجريبية لعدم الاستقرار الحالي مدفوعة في شعاع إلكترون-بوزيترون محايد '، تم نشره مؤخرًا فيخطابات المراجعة المادية. قاد الدراسة جوناثون وارويك من جامعة كوينز بلفاست وضمت أعضاء من مختبر المسرع الوطني SLAC و معهد جون آدمز لعلوم المسرع ، ال مختبر رذرفورد أبليتون ، وجامعات متعددة.
انطباع الفنان عن انفجار أشعة جاما في الفضاء. الائتمان: ESO / A. روكيت
حتى الآن ، تعقّدت دراسة نماذج GRBs بسبب قضيتين رئيسيتين. من ناحية أخرى ، تعتبر GRBs قصيرة العمر للغاية ، وتستمر لثوانٍ فقط في كل مرة. ثانيًا ، حدثت جميع الأحداث المكتشفة في مجرات بعيدة ، كان بعضها على بعد بلايين السنين الضوئية. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من النظريات حول ما يمكن أن يفسرها ، بدءًا من تكوين الثقوب السوداء والتصادم بين النجوم النيوترونية إلى الاتصالات خارج الأرض.
لهذا السبب ، فإن التحقيق في GRBs جذاب بشكل خاص للعلماء حيث يمكنهم الكشف عن بعض الأشياء غير المعروفة سابقًا حول الثقوب السوداء. من أجل دراستهم ، تعامل فريق البحث مع مسألة GRBs كما لو كانت مرتبطة بانبعاثات نفاثات من الجسيمات التي تطلقها الثقوب السوداء. كما أوضح الدكتور جيانلوكا ساري ، المحاضر في جامعة كوينز بلفاست ، في مقال افتتاحي مؤخرًا مع المحادثة :
ستتكون الحزم التي تطلقها الثقوب السوداء في الغالب من الإلكترونات ومرافقتها من 'المادة المضادة' ، البوزيترونات ... يجب أن تحتوي هذه الحزم على مجالات مغناطيسية قوية ذاتية التوليد. يؤدي دوران هذه الجسيمات حول الحقول إلى إطلاق رشقات قوية من أشعة جاما. أو ، على الأقل ، هذا ما لدينا تتنبأ النظريات . لكننا لا نعرف في الواقع كيف سيتم إنشاء الحقول '.
بمساعدة المتعاونين معهم في الولايات المتحدة وفرنسا والمملكة المتحدة والسويد ، اعتمد فريق جامعة كوينز بلفاست على ليزر الجوزاء ، وتقع في مختبر رذرفورد أبليتون في المملكة المتحدة. مع هذه الأداة ، التي تعد واحدة من أقوى أجهزة الليزر في العالم ، سعى التعاون الدولي إلى إنشاء أول نسخة طبق الأصل صغيرة الحجم لأجهزة الليزر GRB.
انطباع الفنان عن ثقب أسود هائل ينبعث منه دفعات قوية من الجسيمات المشحونة. الائتمان: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science
من خلال إطلاق هذا الليزر على هدف معقد ، تمكن الفريق من إنشاء نسخ مصغرة من هذه النفاثات الفيزيائية الفلكية فائقة السرعة ، والتي قاموا بتسجيلها لمعرفة كيف تتصرف. كما أشار الدكتور ساري:
'في تجربتنا ، تمكنا من ملاحظة ، لأول مرة ، بعض الظواهر الرئيسية التي تلعب دورًا رئيسيًا في توليد انفجارات أشعة جاما ، مثل التوليد الذاتي للمجالات المغناطيسية التي استمرت لفترة طويلة. كانت هذه قادرة على تأكيد بعض التنبؤات النظرية الرئيسية لقوة وتوزيع هذه المجالات. باختصار ، تؤكد تجربتنا بشكل مستقل أن النماذج المستخدمة حاليًا لفهم انفجارات أشعة جاما تسير على المسار الصحيح '.
لم تكن هذه التجربة مهمة فقط لدراسة GRBs ، بل يمكنها أيضًا تعزيز فهمنا لكيفية تصرف حالات المادة المختلفة. في الأساس ، تعود جميع الظواهر في الطبيعة تقريبًا إلى ديناميكيات الإلكترونات ، لأنها أخف بكثير من النوى الذرية وأسرع في الاستجابة للمنبهات الخارجية (مثل الضوء والمجالات المغناطيسية والجسيمات الأخرى ، إلخ).
قال الدكتور ساري: 'لكن في شعاع الإلكترون والبوزيترون ، يكون للجسيمين نفس الكتلة تمامًا ، مما يعني أن هذا التباين في أوقات التفاعل قد تم طمسه تمامًا'. 'هذا يؤدي إلى كمية من العواقب الرائعة. على سبيل المثال ، لن يكون الصوت موجودًا في عالم الإلكترون والبوزيترون '.
رسم توضيحي لفنان لنجمين نيوترونيين مدمجين. تمثل الحزم الضيقة انفجار أشعة جاما بينما تشير شبكة الزمكان المتموجة إلى موجات الجاذبية المتناحرة التي تميز الاندماج. الائتمان: National Science Foundation / LIGO / جامعة ولاية سونوما / أ. سيمونيت
بالإضافة إلى ذلك ، هناك الحجة المذكورة أعلاه بأن GRBs يمكن أن تكون في الواقع دليلًا على وجود ذكاء خارج الأرض (ETI). في البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) ، يبحث العلماء عن الإشارات الكهرومغناطيسية التي لا يبدو أن لها تفسيرات طبيعية. من خلال معرفة المزيد عن الأنواع المختلفة من الانفجارات الكهرومغناطيسية ، يمكن للعلماء أن يكونوا أكثر قدرة على عزل تلك التي لا توجد أسباب معروفة لها. كما قال الدكتور ساري:
'بالطبع ، إذا وضعت كاشفك للبحث عن انبعاثات من الفضاء ، فإنك تحصل على عدد هائل من الإشارات المختلفة. إذا كنت تريد حقًا عزل عمليات النقل الذكية ، فأنت بحاجة أولاً إلى التأكد من أن جميع الانبعاثات الطبيعية معروفة تمامًا حتى يمكن استبعادها. تساعد دراستنا في فهم انبعاثات الثقب الأسود والنجوم النابضة ، بحيث عندما نكتشف أي شيء مشابه ، نعلم أنه لا يأتي من حضارة غريبة '.
مثل الكثير من البحث في موجات الجاذبية ، تعمل هذه الدراسة كمثال على كيف أن الظواهر التي كانت في يوم من الأيام بعيدة عن متناولنا مفتوحة الآن للدراسة. ومثلها مثل موجات الجاذبية ، من المرجح أن تسفر الأبحاث في GRBs عن بعض العوائد الرائعة في السنوات القادمة!
قراءة متعمقة: المحادثة و خطابات المراجعة المادية