منذ أكثر من عامين ، لاحظ تعاون Fermi-LAT حدث 'فتح الأذن والعين' - الموقع الدقيق الذي أطلق فيه انفجار نجمي يسمى نوفا أحد أكثر أشكال الموجات الكهرومغناطيسية نشاطًا… أشعة جاما. عندما تم اكتشافه لأول مرة في عام 2012 ، كان الأمر غامضًا ، لكن النتائج يمكن أن تشير جيدًا إلى ما قد يتسبب في انبعاثات أشعة جاما.
وقالت لورا تشوميوك ، من جامعة ولاية ميتشيغان: 'لم نعثر على مصدر أشعة جاما فحسب ، بل ألقينا أيضًا نظرة على سيناريو لم نشاهده سابقًا قد يكون شائعًا في انفجارات نوفا أخرى'.
نوفا؟ وفقًا لباحثي فيرمي ، ينتج المستعر الكلاسيكي عن انفجارات نووية حرارية جامحة على سطح قزم أبيض تتراكم المادة من رفيق نجمي ذو تسلسل رئيسي منخفض الكتلة. عندما تتجمع في المواد ، يطرد الحدث النووي الحراري الحطام إلى الفضاء المحيط. ومع ذلك ، لم يتوقع علماء الفلك أن ينتج عن هذا الحدث 'الطبيعي' أشعة جاما عالية الطاقة!
يشرح فريق Fermi-LAT: 'تشير اكتشافات أشعة غاما إلى عمليات تسريع غير متوقعة للجسيمات عالية الطاقة مرتبطة بالقذف الجماعي من الانفجارات النووية الحرارية في فئة غير متوقعة من مصادر أشعة غاما المجرية.'
بينما كانت مركبة فيرمي الفضائية التابعة لوكالة ناسا مشغولة بمشاهدة نوفا يسمى V959 Mon ، على بعد حوالي 6500 سنة ضوئية من الأرض ، كانت التلسكوبات الراديوية الأخرى منشغلة أيضًا في التقاط حوادث أشعة جاما. كانت مصفوفة Karl G. Jansky الكبيرة جدًا (VLA) توثق موجات الراديو القادمة من nova. يمكن أن يكون مصدر هذه الانبعاثات جسيمات دون ذرية تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء المتفاعلة مع الحقول المغناطيسية - وهي حالة ضرورية للمساعدة في إنتاج أشعة جاما. تم دعم هذه النتائج من خلال 'الرؤية' الراديوية شديدة الحدة لصفيف خط الأساس الطويل جدًا (VLBA) وشبكة VLBI الأوروبية. كشفوا عن عقدتين في ملاحظات الراديو - عقد كانت تبتعد عن بعضها البعض. تم إجراء دراسات إضافية باستخدام e-MERLIN في المملكة المتحدة ، وجولة أخرى من أرصاد VLA في عام 2014. الآن يمكن لعلماء الفلك البدء في تجميع أحجية كيفية إنتاج عُقد الراديو وأشعة جاما معًا.
وفقًا لبيان NRAO الإخباري ، يتخلى القزم الأبيض ورفيقه عن بعض طاقتهم المدارية لتعزيز بعض مواد الانفجار ، مما يجعل المادة المقذوفة تتحرك للخارج بشكل أسرع في مستوى مدارهم. في وقت لاحق ، ينفخ القزم الأبيض عن رياح أسرع من الجسيمات التي تتحرك في الغالب إلى الخارج على طول أقطاب المستوى المداري. عندما يصطدم التدفق القطبي الأسرع مع المادة التي تتحرك بشكل أبطأ ، تعمل الصدمة على تسريع الجسيمات إلى السرعات اللازمة لإنتاج أشعة جاما وعقد انبعاث الراديو.
قال شوميوك: 'من خلال مراقبة هذا النظام بمرور الوقت ورؤية كيف تغير نمط البث اللاسلكي ، ثم تتبع حركات العقد ، رأينا السلوك الدقيق المتوقع من هذا السيناريو'.
لا ينفجر المستعر مثل كرة التمدد ، ولكنه بدلاً من ذلك يقذف الغاز في اتجاهات مختلفة في أوقات مختلفة وسرعات مختلفة. عندما يصطدم هذا الغاز معًا حتماً ، فإنه ينتج صدمات وفوتونات عالية الطاقة من أشعة جاما. يوضح هنا الانفجار المعقد وتصادم الغاز في نوفا V959 Mon. في الأيام الأولى لانفجار نوفا ، يتم طرد مادة كثيفة وبطيئة الحركة نسبيًا على طول خط استواء النظام النجمي الثنائي (مادة صفراء في اللوحة اليسرى). على مدار الأسابيع العديدة التالية ، تلتقط الرياح السريعة وتنفجر من الثنائي ، لكنها تتدفق على طول أقطاب النظام النجمي الثنائي (مادة زرقاء في اللوحة المركزية). تصطدم المواد الاستوائية والقطبية معًا عند تقاطعهما ، مما ينتج عنه صدمات وانبعاث أشعة جاما (مناطق حمراء في اللوحة المركزية). أخيرًا ، في أوقات لاحقة ، يتوقف nova عن هبوب الرياح ، وتنجرف المادة إلى الفضاء ، وتنتهي الألعاب النارية (اللوحة اليمنى). الائتمان: بيل ساكستون ، NRAO / AUI / NSF
لكن ملاحظات V959 Mon لم تكن نهاية القصة. وفقًا لسجلات Fermi-LAT ، في عامي 2012 و 2013 ، تم اكتشاف ثلاثة مستعرات في أشعة جاما وقفت على عكس أول أشعة جاما تم اكتشافها nova V407 Cygni 2010 ، والتي تنتمي إلى فئة نادرة من الأنظمة الثنائية التكافلية. على الرغم من الاختلافات المحتملة في تركيبات وكتل أسلافها من الأقزام البيضاء ، فإن المستعرات الكلاسيكية الثلاثة تتميز بالمثل بأنها مصادر أشعة جاما عابرة الطيف الرخوة التي تم اكتشافها على مدى 2-3 أسابيع.
'قد تكون هذه الآلية مشتركة لمثل هذه الأنظمة. قال تشوميوك إن سبب ظهور أشعة جاما لأول مرة في V959 Mon هو أنها قريبة. نظرًا لأن نوع القذف الذي شوهد في V959 Mon يظهر أيضًا في أنظمة النجوم الثنائية الأخرى ، فقد تساعد الرؤى الجديدة علماء الفلك على فهم كيفية تطور هذه الأنظمة. تحدث مرحلة 'الغلاف المشترك' هذه في جميع النجوم الثنائية القريبة ، وهي غير مفهومة جيدًا. يوضح تشوميوك: 'قد نكون قادرين على استخدام النوفا كـ' اختبار 'لتحسين فهمنا لهذه المرحلة الحاسمة من التطور الثنائي'.
مصدر القصة الأصلي: التلسكوبات الراديوية تكشف لغز أشعة نوفا جاما من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي. عمل شوميوك مع فريق دولي من علماء الفلك. ونشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في المجلة العلمية 'نيتشر'.