في أغسطس 2017 ، ال مرصد مقياس التداخل بالليزر لموجات الجاذبية اكتشف (LIGO) موجات يعتقد أنها ناجمة عن اندماج نجم نيوتروني. كان حدث 'كيلونوفا' ، المعروف باسم GW170817 ، أول حدث فلكي يتم اكتشافه في كل من موجات الجاذبية والموجات الكهرومغناطيسية - بما في ذلك الضوء المرئي وأشعة جاما والأشعة السينية وموجات الراديو.
في الأشهر التي أعقبت الاندماج ، رصدت التلسكوبات التي تدور في مدارات أو أرضية حول العالم GW170817 لمعرفة ما نتج عنه. وفقا ل دراسة جديدة من قبل فريق دولي من علماء الفلك ، أنتج الاندماج نفاثة ضيقة من المواد التي شقت طريقها إلى الفضاء بين النجوم بسرعات تقترب من سرعة الضوء.
الدراسة التي تصف نتائجهم بعنوان ' حركة فائقة اللمعان لطائرة نسبية في اندماج النجوم النيوترونية GW170817 '، ظهر مؤخرًا في المجلةطبيعة سجية.قاد الدراسة كونال مولي ، زميل أبحاث Jansky في Caltech و المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) ؛ آدم ديلر ، من أوزجراف و ال مركز جامعة سوينبرن للفيزياء الفلكية والحوسبة الفائقة ؛ وأوري غوتليب ، طالب دكتوراه من جامعة تل أبيب.
رسم توضيحي لفنان لنجمين نيوترونيين مدمجين. تمثل الحزم الضيقة انفجار أشعة جاما بينما تشير شبكة الزمكان المتموجة إلى موجات الجاذبية. الائتمان: National Science Foundation / LIGO / جامعة ولاية سونوما / أ. سيمونيت
وانضم إليهم أعضاء من NRAO ، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ، ومرصد Onsala الفضائي ، والجامعة العبرية في القدس ، وجامعة تكساس التقنية ، وجامعة برينستون. من أجل دراستهم ، جمع الفريق البيانات من NSF صفيف خط الأساس طويل جدًا (VLBA) ، و مجموعة كبيرة جدًا من Karl G. Jansky (VLA) و تلسكوب روبرت سي بيرد جرين بانك (GBT).
باستخدام هذه البيانات ، تمكنوا من حل لغز طويل الأمد حول الاندماج ، وهو ما إذا كان قد أنتج نفثًا من المواد المتدفقة من أقطابها أم لا. اشتبه العلماء في أن هذا هو الحال لأن مثل هذه النفاثات مطلوبة لإنتاج رشقات أشعة جاما التي يعتقد أنها ناجمة عن اندماج أزواج النجوم النيوترونية.
بعد مراقبة الجسم بعد 75 يومًا من الاندماج ، ثم مرة أخرى بعد 230 يومًا ، اكتشف الفريق أن منطقة انبعاث الراديو من الاندماج قد تحركت بسرعات لا تصدق. لا يمكن تفسير هذه الملاحظات إلا من خلال وجود طائرة نفاثة قوية. كما أوضح الدكتور مولي في NRAO خبر صحفى :
'قمنا بقياس حركة ظاهرة أسرع من الضوء بأربع مرات. ينتج هذا الوهم ، المسمى بالحركة الفائقة اللمعان ، عندما يتم توجيه التدفق نحو الأرض تقريبًا وتتحرك المادة الموجودة في الطائرة بالقرب من سرعة الضوء '.
انطباع الفنان عن حدث كيلوفا ، مع صور تشير إلى كيفية سطوع الكائن الناتج بمرور الوقت. الائتمان: NASA / CXC / Trinity University / D. بولي وآخرون. رسم توضيحي: NASA / CXC / M. Weiss
'بناءً على تحليلنا ، من المرجح أن تكون هذه الطائرة ضيقة جدًا ، بعرض 5 درجات على الأكثر ، وتم توجيهها على بعد 20 درجة فقط من اتجاه الأرض ،' مضاف آدم ديلر. 'ولكن لمطابقة ملاحظاتنا ، يجب أيضًا أن تنفجر المادة الموجودة في الطائرة إلى الخارج بأكثر من 97 بالمائة من سرعة الضوء.'
من هذه البيانات الجديدة ، ظهر سيناريو جديد يشرح ما حدث بعد حدث كيلونوفا. بشكل أساسي ، تسبب الاندماج في انفجار دفع قذيفة كروية من الحطام للخارج. في غضون ذلك ، انهارت النجوم النيوترونية المندمجة لتشكل ثقبًا أسود بدأ في سحب المواد نحوه. نتج عن ذلك سقوط مادة في قرص يدور بسرعة حول الثقب الأسود مما أدى إلى إطلاق زوج من النفاثات باتجاه الخارج من أقطابها.
مثل جريج هالينان من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أشار ، كان موقع الطائرات محظوظًا جدًا. قال: 'كنا محظوظين لأننا كنا قادرين على مراقبة هذا الحدث ، لأنه إذا كانت الطائرة قد تم توجيهها بعيدًا عن الأرض ، لكان انبعاث الراديو ضعيفًا للغاية ولا يمكننا اكتشافه'.
أظهرت البيانات المستمدة من هذه الملاحظات الأخيرة أيضًا أن الطائرة كانت تتفاعل مع قشرة الحطام ، والتي شكلت 'شرنقة' من المادة التي تتمدد إلى الخارج بشكل أبطأ من النفاثات. ساعد هذا في حل لغز آخر ، وهو ما إذا كانت مصادر الراديو التي يتم اكتشافها نتيجة للتفاعل مع الشرنقة أو قادمة من نفاثة المادة. باسم Ore Gottlieb شرح :
'تفسيرنا هو أن الشرنقة سيطرت على انبعاث الراديو حتى حوالي 60 يومًا بعد الاندماج ، وفي أوقات لاحقة كانت الانبعاثات تهيمن على النفاثة.'
رسم توضيحي للثقب الأسود الناتج عن GW170817. الائتمان: NASA / CXC / M. Weiss
وفقًا لفريق البحث ، تدعم هذه الدراسة النظرية القائلة بوجود صلة بين اندماجات النجوم النيوترونية وانفجارات أشعة جاما قصيرة المدى. كما أظهر أيضًا أن النفاثات تحتاج إلى أن تكون قريبة نسبيًا من الأرض حتى يمكن اكتشاف هذه الانفجارات بواسطة مراصدنا. كما أوضح مولي:
'توضح دراستنا أن الجمع بين الملاحظات من VLBA و VLA و GBT هو وسيلة قوية لدراسة النفاثات والفيزياء المرتبطة بأحداث الموجات الثقالية.'
بالإضافة إلى ذلك ، فإن ملاحظات هذه النفاثات - التي أجريت في الجزء الراديوي من الطيف - توفر رؤى جديدة ورائعة لهذه الظاهرة الفلكية. في النهاية ، هذه هي أحدث مفاجأة قدمها GW170817 لعلماء الفلك منذ اكتشافه لأول مرة.
قراءة متعمقة: NRAO و طبيعة سجية
