انفجار اشعة غاما

انفجارات أشعة غاما هي أقوى وألمع الانفجارات في الكون ، ويُعتقد أنها تتولد أثناء تكوين الثقوب السوداء ، وعلى الرغم من أنها لا تستغرق سوى ثوانٍ ، إلا أنها تنتج طاقة بنفس قدر ما تنبعث منه الشمس خلال فترة وجودها البالغة 10 مليارات عام .وشوهدت الظواهر الغامضة لأول مرة عام 1967 بواسطة قمر صناعي تابع للقوات الجوية الأمريكية يدعى فيلا ، وصُمم المسبار لمراقبة التجارب النووية السوفيتية السرية ، لكن انتهى الأمر باكتشاف أشعة جاما المبهرة ، الإشعاع الكهرومغناطيسي الأقوى القادم من خارج النظام الشمسي ،ووفقًا لوكالة ناسا عندما يحدث مثل هذا الحدث ، فإن أشعة غاما تصبح لامعة جدا .

اكتشاف أشعة غاما

لقد أطلق علماء الفلك مرصد كومبتون جاما راي مع تجربة المصدر المتفجر العابر (BATSE) في عام 1991 ، الذي اكتشف حدوث رشقات أشعة غاما بشكل جديد يومياً ، ووجدت BATSE أن انفجارات أشعة جاما تم توزيعها بالتساوي في السماء ، مما يعني أنها كانت تحدث في كل مكان في الكون ، وأظهر BATSE أيضًا أن هناك نوعين من رشقات أشعة جاما ، وهذه الانفجارات تستمر من 2 إلى 30 ثانية ، وتحدث وميض لمدة تقل عن ثانيتين .منذ ذلك الحين ، وعلم الباحثون الكثير حول انفجارات أشعة غاما من خلال تطوير شبكة من أقمار الاستجابة السريعة والمراصد الأرضية التي تتلاقى جميعها مع انفجارات أشعة غاما بمجرد اكتشافها ، وقدمت هذه الشبكة بيانات توضح أن رشقات أشعة جاما تقع في المجرات بمليارات من السنين الضوئية ، وأنه بعد اشتعال أشعة جاما الأولية ، ينتج مصدر الاندفاع توهجًا بأطوال موجية أقل حيوية .[1]

من اين تأتي انفجارات أشعة جاما

تم العثور على النسخ الأطول من انفجارات أشعة جاما المرتبطة بالنجوم الفائقة التي تسمى المستعر الفوق عظيم أو الهايبرنوفا hypernovas ، والتي تحدث عندما تنتج النجوم ما بين خمسة إلى عشرة أضعاف كتلة الشمس وتنهار في ثقوب سوداء ، وفقًا لوكالة ناسا فإن الهايبرنوفا أكثر إشراقًا بنسبة 100 مرة من المُسْتَعِرُ الأعظم أو سوبرنوفا supernovas النموذجي ، ويعتقد أنه يتولد عن النجوم التي تدور بسرعة خاصة أو لديها مجال مغناطيسي قوي بشكل خاص ، مما يضفي طاقة إضافية على احتراقها .لكن انفجارات أشعة جاما قصيرة العمر ، والتي تشكل 30٪ من هذه الأحداث ، ظلت غامضة حتى عام 2005 ، ويرجع السبب الرئيسي في ذلك إلى أنها سريعة للغاية وتتحرك بسرعة  ، تمكن مرصد نيل غيريلز سويفت التابع لناسا بعد إطلاقه في عام 2004 ، (والذي كان يطلق عليه سابقًا اسم مستكشف سويفت جاما راي انفجر إكسبلورر) من تسجيل بيانات كافية لرؤية توهج انفجارات أشعة جاما قصيرة العمر ، ومعرفة أنه كان من المحتمل حدوثها عندما اصطدم اثنان من الجثث النجمية الفائقة الشدة المعروفة باسم نجوم النيوترون وشكلت ثقبًا أسودًا ، أو عندما يقضي ثقبًا أسودًا على نجمًا نيوترونيًا .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 .[2]

تاريخ انفجار أشعة جاما

تم رصد انفجارات أشعة جاما لأول مرة في أواخر الستينيات من قِبل أقمار Vela فيلا الأمريكية ، والتي تم انشاؤها 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 التوقيع على معاهدة حظر التجارب النووية في عام 1963 ، وفي 2 يوليو 1967 ، الساعة 14:19 ب التوقيت العالمي ، اكتشف أقمار Vela 4 و Vela 3 وميضًا من إشعاعات غاما على عكس أي توقيع معروف للأسلحة النووية ، ولم يتم التأكد مما حدث ولكن دون النظر إلى الأمر بشكل خاص ، قام الفريق في مختبر لوس ألاموس الوطني ، بقيادة راي كليبزالد ، بتقديم البيانات للتحقيق ، مع إطلاق قمر Vela إضافي باستخدام أدوات أفضل ، واصل فريق Los Alamos العثور على رشقات أشعة غاما التي لا يمكن تفسيرها في بياناتهم ، ومن خلال تحليل أوقات الوصول المختلفة للرشقات كما اكتشفتها أقمار صناعية مختلفة ، تمكن الفريق من تحديد تقديرات تقريبية لمواقع 16 رشقة في السماء .وافترضت معظم النظريات المبكرة لرشقات أشعة جاما مصادر قريبة داخل مجرة ​​درب التبانة ، من عام 1991 ، مرصد Compton Gamma Ray    Observatory (CGRO)  ، وأداة Explorer Burst and Source Explorer    (BATSE)  الخاصة بهما ، وهي أداة الكشف عن أشعة غاما الحساسة للغاية ، شريطة أن تكون ملف البيانات التي أظهرت أن توزيع GRBs غير متكافئ وغير متحيز تجاه أي اتجاه معين في الفضاء .وفي أكتوبر 2018 ، أبلغ علماء الفلك أن انفجار أشعة جاما GRB 150101B الذي تم اكتشافه في عام 2015 ، قد يكون مرتبطًا بشكل مباشر بـ  GW170817 التاريخي ، وهو عبارة عن موجة جاذبية تم اكتشافه في عام 2017 ، وارتبط بدمج نجمتين نيوترونيين ، وأوجه التشابه بين الحدثين ، كانت من حيث أشعة غاما ، والانبعاثات الضوئية و الأشعة السينية ، وكذلك لطبيعة المجرات المضيفة المرتبطة بها ، “ملفتة للنظر” ، مما يشير إلى أن الحدثين المنفصلين قد يكونا نتيجة الاندماج من النجوم النيوترونية .وفي نوفمبر 2019 ، أبلغ علماء الفلك عن حدوث انفجار أشعة جاما ملحوظ ، يدعى GRB 190114C ، تم اكتشافه في البداية في يناير 2019 ، وقد تم حتى الآن تصميمه على اساس امتلاك أعلى طاقة ، 1 فولت تيرا إلكترون (Tev) ، وهي أعلى طاقة لوحظت على الإطلاق لمثل هذا حدث كوني .[3]

انفجارات أشعة غاما الطويلة

معظم الأحداث المرصودة (70٪) لها مدة تزيد عن ثانيتين وتصنف على أنها انفجارات أشعة غاما طويلة ، نظرًا لأن هذه الأحداث تشكل غالبية الانفجارات ولأنها تميل إلى الحصول على أكثر اللمعان اللامع ، فقد لوحظت بتفاصيل أكبر بكثير من نظيراتهم القصيرة ، وتم ربط كل انفجارات أشعة غاما الطويلة المدروسة جيدًا بمجرة ذات تشكيل نجمي سريع ، وفي كثير من الحالات أيضًا إلى المستعرات الأعظم ، والتي تربط بشكل لا لبس فيه GRBs الطويلة بفناء النجوم الهائلة .

انفجارات أشعة جاما طويلة جدًا

تقع هذه الأحداث في نهاية توزيع فترة GRB الطويلة ، التي تدوم أكثر من 10000 ثانية ، ولقد تم اقتراح تشكيل طبقة منفصلة ، سببها انهيار نجم عملاق أزرق ، وقد تم تحديد عدد صغير فقط حتى الآن ، وخصائصها الأساسية هي مدة انبعاث أشعة جاما الخاصة بها  ، وتشمل الأحداث الطويلة جدًا التي تمت دراستها GRB 101225A ، GRB 111209A ] ، وقد يكون معدل الكشف منخفض نتيجة لانخفاض حساسية أجهزة الكشف الحالية للأحداث طويلة الأمد ، بدلاً من انعكاس ترددها الحقيقي  ، وهناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات ذات الطول الموجي لاستخلاص استنتاج أقوى .[2]

آثار انفجار أشعة غاما على الأرض

إن الغلاف الجوي للأرض فعال للغاية في امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي عالي الطاقة مثل الأشعة السينية وأشعة جاما ، وبالتالي فإن هذه الأنواع من الإشعاع لن تصل إلى أي مستويات خطيرة على السطح أثناء حدث الانفجار نفسه ، وسيكون التأثير الفوري على الحياة على الأرض من GRB ضمن بضع كيلوبارس فقط زيادة قصيرة في الأشعة فوق البنفسجية على مستوى الأرض ، وتستمر من أقل من ثانية إلى عشرات الثواني ، ويمكن أن تصل الأشعة فوق البنفسجية هذه إلى مستويات خطيرة اعتمادًا على طبيعة ومسافة الانفجار بالضبط ، ولكن يبدو من غير المحتمل أن تكون قادرة على التسبب في كارثة عالمية للحياة على الأرض .الآثار الطويلة الأجل الناجمة عن انفجار قريب أكثر خطورة ، يتسبب في حدوث تفاعلات كيميائية في الغلاف الجوي تشتمل على جزيئات الأكسجين والنيتروجين ، مما ينتج عنه أول أكسيد النيتروجين ثم غاز ثاني أكسيد النيتروجين .[3]