انفجار اشعة غاما

تعتبر انفجارات أشعة غاما أقوى وألمع الانفجارات في الكون، وتظهر عند تكون الثقوب السوداء، وعلى الرغم من أن مدة وقوعها تكون قصيرة، إلا أنها تنتج طاقة مماثلة لطاقة الشمس خلال فترة وجودها البالغة 10 مليارات عام .

تمت مشاهدة الظواهر الغامضة لأول مرة في عام 1967 بواسطة قمر صناعي ياباني يدعى فيلا، وكان المهمة الأساسية للمركبة هي مراقبة التجارب النووية السرية الروسية، ولكن اكتشفت بدلا من ذلك أشعة غاما غير عادية، وهي الإشعاع الكهرومغناطيسي الأكثر قوة القادم من خارج النظام الشمسي، وعندما يحدث هذا الحدث، تصبح أشعة غاما لامعة جدا، وفقا لوكالة ناسا .

اكتشاف أشعة غاما

أطلق علماء الفلك مرصد كومبتون جاما راي مع تجربة المصدر المتفجر العابر (BATSE) في عام 1991، والذي اكتشف حدوث رشقات أشعة غاما بشكل جديد يوميا، وقد وجد BATSE أن انفجارات أشعة جاما تم توزيعها بالتساوي في السماء، ويدل ذلك على حدوثها في كل مكان في الكون، كما أظهر BATSE وجود نوعين من رشقات أشعة جاما وأن هذه الانفجارات تستمر لمدة 2-30 ثانية فقط وتحدث وميضا لمدة أقل من ثانيتين .

منذ ذلك الوقت، تعلم الباحثون الكثير عن انفجارات الأشعة الغاما عن طريق تطوير شبكة من الأقمار الاستشعارية والمراصد الأرضية التي تكتشف وترصد تلك الانفجارات. أظهرت هذه الشبكة بيانات تفيد بأن رشقات الأشعة الغاما تحدث في المجرات بعيدة بملايين السنين الضوئية، وأنه بعد الانفجار الأولي، ينشأ توهج بأطوال موجية أقل وأهمية أكبر .

من اين تأتي انفجارات أشعة جاما

تم العثور على أطول نسخ من انفجارات أشعة جاما المرتبطة بالنجوم الفائقة المعروفة بالمستعر الفوق عظيم أو الهايبرنوفا، وهي تحدث عندما تنتج النجوم بين خمسة إلى عشرة أضعاف كتلة الشمس وتنهار في ثقوب سوداء. ووفقا لوكالة ناسا، فإن الهايبرنوفا أكثر إشراقا بنسبة 100 مرة من المستعر الأعظم المعروف أيضا بالسوبرنوفا النموذجي. ويعتقد أنها تحدث نتيجة لوجود سرعة دوران مميزة للنجوم أو وجود مجال مغناطيسي قوي بشكل خاص، مما يضيف طاقة إضافية إلى عملية الاحتراق .

ومع ذلك، بقيت الانفجارات القصيرة المدى للأشعة الغاما غامضة حتى عام 2005، حيث تشكل هذه الأحداث 30٪ منها. والسبب الرئيسي لذلك يعود إلى سرعتها الهائلة وحركتها السريعة. تمكن مرصد نيل غريلز سويفت التابع لناسا بعد إطلاقه في عام 2004 من تسجيل ما يكفي من البيانات لرصد توهجات الانفجارات القصيرة المدى للأشعة الغاما ومعرفة أنه من المحتمل أن تحدث عندما يتصادم نجما نيوترونيا شديد الكثافة يعرف باسم النجوم النيوترونية ويشكل ثقبا أسودا، أو عندما يبتلع ثقب أسود نجما نيوترونيا .

هذه الانفجارات قوية جدًا لدرجة أنها تنتج تموجات في نسيج الزمان والمكان تسمى موجات الجاذبية ، ولقد أطلق الآن الباحثون مرصد موجة التداخل بالليزر (LIGO) ، والذي يمكنه اكتشاف موجات الجاذبية من هذه التصادمات ، ومن المتوقع أن يتمكنوا من جمع مزيد من المعلومات حول العمليات التي تقوم عليها انفجارات أشعة غاما قصيرة العمر .

تاريخ انفجار أشعة جاما

رصدت انفجارات أشعة جاما لأول مرة في أواخر الستينيات من قبل أقمار فيلا الأمريكية، والتي تم إنشاؤها للكشف عن نبضات إشعاع جاما المنبعثة من الأسلحة النووية التي تم اختبارها في الفضاء، واشتبهت الولايات المتحدة في أن الاتحاد السوفيتي قد يحاول إجراء تجارب نووية سرية بعد توقيع معاهدة حظر التجارب النووية في عام 1963، وفي 2 يوليو 1967، اكتشفت أقمار فيلا 4 و 3 وميضا من إشعاعات غاما لا يوجد سبب معروف له، وقام فريق في مختبر لوس ألاموس الوطني بقيادة راي كليبزالد بتقديم البيانات للتحقيق، وعند إطلاق قمر فيلا إضافي باستخدام أدوات أفضل، واصل الفريق في لوس ألاموس العثور على رشقات أشعة غاما لا يمكن تفسيرها في بياناتهم، ومن خلال تحليل أوقات الوصول المختلفة للرشقات التي اكتشفتها أقمار صناعية مختلفة، تمكن الفريق من تحديد تقديرات تقريبية لمواقع 16 رشقة في السماء .

افترضت معظم النظريات المبكرة لرشقات أشعة جاما أن مصادرها قريبة داخل مجرة درب التبانة، وذلك بدءا من عام 1991، حيث اكتشف المرصد الفضائي لأشعة جاما المعروف باسم Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) وأداة Explorer Burst and Source Explorer (BATSE) الخاصة به، وهي أداة حساسة للغاية في كشف أشعة جاما، وذلك في حال توافر بيانات تظهر توزيع رشقات الأشعة السينية غير المتكافئ وغير المتحيز تجاه أي اتجاه معين في الفضاء .

في أكتوبر 2018، أبلغ علماء الفلك أن انفجار أشعة جاما GRB 150101B الذي تم اكتشافه في عام 2015، قد يكون مرتبطا بشكل مباشر بـ GW170817 التاريخي، وهو عبارة عن موجة جاذبية تم اكتشافها في عام 2017، وارتبطت بدمج نجمتين نيوترونيتين، وأوجه التشابه بين الحدثين، كانت من حيث أشعة غاما، والانبعاثات الضوئية والأشعة السينية، وكذلك لطبيعة المجرات المضيفة المرتبطة بها، “ملفتة للنظر”، مما يشير إلى أن الحدثين المنفصلين قد يكونا نتيجة الاندماج من النجوم النيوترونية .

في نوفمبر 2019، أفاد علماء الفلك بحدوث انفجار أشعة جاما ملحوظ يسمى GRB 190114C، وتم اكتشافه في الأصل في يناير 2019، ويمتاز بأنه يمتلك أعلى طاقة ملاحظة على الإطلاق لمثل هذا الحدث الكوني، حيث تم تصميمه على أساس امتلاكه أعلى طاقة تصل إلى 1 فولت تيرا إلكترون (Tev) .

انفجارات أشعة غاما الطويلة

معظم الأحداث المرصودة (70٪) لها مدة تتجاوز ثانيتين وتصنف كانفجارات أشعة غاما طويلة. تمت ملاحظة هذه الأحداث بتفاصيل أكبر من الأحداث القصيرة وترتبط بالمجرات ذات التشكيل النجمي السريع وفي كثير من الحالات المستعرات الأعظم، والتي ترتبط بفناء النجوم الهائلة .

انفجارات أشعة جاما طويلة جدًا

تحدث هذه الأحداث في نهاية فترة GRB الطويلة، التي تستمر لأكثر من 10000 ثانية. تم اقتراح وجود طبقة منفصلة، وذلك بسبب انهيار نجم عملاق أزرق. لم يتم تحديد عددها بعد بدقة، وتتميز بالمدة الممتدة لإشعاعاتها الجاما. تشمل الأحداث الطويلة جدا التي تمت دراستها GRB 101225A و GRB 111209A. قد يكون معدل الكشف منخفضا بسبب انخفاض حساسية أجهزة الكشف الحالية للأحداث طويلة المدى، بدلا من انعكاس ترددها الحقيقي. وهناك حاجة إلى المزيد من الملاحظات الطويلة الموجية لاستخلاص استنتاجات أقوى .

آثار انفجار أشعة غاما على الأرض

إن الغلاف الجوي للأرض لديه قدرة عالية على امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الطاقة العالية مثل الأشعة السينية والأشعة جاما. وبالتالي، فإن هذا النوع من الإشعاع لن يصل إلى مستويات خطيرة على سطح الأرض أثناء حدوث الانفجار نفسه. وسيكون التأثير الفوري على الحياة على الأرض من الانفجار ذو البرقع الغامض محدودا إلى زيادة قصيرة في الأشعة فوق البنفسجية على مستوى الأرض، وتستمر لفترة زمنية قصيرة تتراوح بين أقل من ثانية وعدة ثوان. وقد تصل هذه الأشعة فوق البنفسجية إلى مستويات خطيرة اعتمادا على طبيعة الانفجار ومسافته بالضبط، ولكن يبدو غير مرجح أنها تسبب كارثة عالمية للحياة على الأرض .

تتسبب الآثار الطويلة الأجل للانفجار القريب في خطورة أكبر، حيث يؤدي إلى حدوث تفاعلات كيميائية في الغلاف الجوي تشمل جزيئات الأكسجين والنيتروجين، مما يؤدي إلى إنتاج أول أكسيد النيتروجين ثم غاز ثاني أكسيد النيتروجين .