انفجارهای پرتو گاما

از تولد طلا در کیهان تا مشاهده‌ی ۱۳ میلیارد سال پیش

انفجارهای پرتو گاما (GRBs)، درخشان‌ترین و قدرتمندترین رخدادهای شناخته‌شده در کیهان هستند که در کسری از ثانیه تا چند دقیقه، انرژی معادل آنچه خورشید در کل عمر خود تولید می‌کند را آزاد می‌کنند. این پدیده‌های اسرارآمیز که اولین بار به طور تصادفی در دهه ۱۹۶۰ کشف شدند، عمدتاً در دو نوع بلند (مرتبط با مرگ ستاره‌های بسیار پرجرم) و کوتاه (مرتبط با ادغام ستاره‌های نوترونی) دسته‌بندی می‌شوند. GRBs به دلیل وقوع در فواصل بسیار دوردست کیهان، نه تنها منبع اصلی عناصر سنگین‌تر از آهن مانند طلا و پلاتین محسوب می‌شوند، بلکه به عنوان فانوس‌های کیهانی، ابزاری ارزشمند برای مشاهده‌ی ساختار و تکامل جهان در دوران اولیه پس از بیگ‌بنگ به شمار می‌روند.

کد خبر: ۱۳۲۰۲۰۷

تاریخ: ۲۱ مهر ۱۴۰۴ - ۰۹:۱۱

به گزارش پایگاه خبری دانا، گروه دانش و فناوری:

انفجارهای پرتو گاما (GRBs): قدرتمندترین انفجارهای کیهان

انفجارهای پرتو گاما (Gamma-Ray Bursts یا GRBs)، درخشان‌ترین و قدرتمندترین انفجارهای شناخته شده در کیهان هستند. این پدیده‌های کیهانی اسرارآمیز، انفجارهای کوتاه‌مدتی از پرتوهای پرانرژی هستند که برای کسری از ثانیه تا چند دقیقه طول می‌کشند و در طول این مدت، انرژی معادل آنچه خورشید در کل عمر خود تولید می‌کند را آزاد می‌کنند. GRBs اولین بار در دهه ۱۹۶۰ توسط ماهواره‌های نظامی آمریکا به طور تصادفی کشف شدند و از آن زمان تاکنون، اخترشناسان را با ماهیت و منشأ آن‌ها به چالش کشیده‌اند.

GRBs عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند:

GRBs کوتاه:

این انفجارها کمتر از دو ثانیه طول می‌کشند و معمولاً با برخورد دو ستاره‌ی نوترونی یا یک ستاره‌ی نوترونی و یک سیاه‌چاله همراه هستند. این برخوردها که رویدادهای ادغام نامیده می‌شوند، منبع اصلی عناصر سنگین در کیهان، از جمله طلا و پلاتین، محسوب می‌شوند. کشف امواج گرانشی همزمان با GRB 170817A در سال ۲۰۱۷، تأیید محکمی بر این نظریه بود.

GRBs طولانی:

این انفجارها بیش از دو ثانیه طول می‌کشند و با مرگ ستاره‌های بسیار پرجرم (بیش از ۲۵ برابر جرم خورشید) در پایان عمرشان مرتبط هستند. این ستاره‌ها پس از انفجار ابرنواختری، یک سیاه‌چاله یا ستاره‌ی نوترونی باقی می‌گذارند و مواد خود را در قالب جت‌های پرانرژی به بیرون پرتاب می‌کنند. این جت‌ها، که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، منبع اصلی پرتو گاما هستند.

مکان وقوع GRBs در فواصل بسیار دوردست کیهان است، برخی از آن‌ها در کهکشان‌هایی رخ داده‌اند که نورشان بیش از ۱۳ میلیارد سال طول کشیده تا به ما برسد. این بدان معناست که ما در حال مشاهده‌ی انفجارهایی هستیم که در دوران اولیه‌ی کیهان اتفاق افتاده‌اند. این نزدیکی به بیگ‌بنگ، GRBs را به ابزاری ارزشمند برای مطالعه‌ی کیهان اولیه، چگونگی شکل‌گیری اولین ستارگان و کهکشان‌ها، و تکامل ساختار کیهان تبدیل کرده است.

پرتوهای گامای منتشر شده از این انفجارها، بسیار قدرتمند هستند و می‌توانند از میان ابرهای غبار و گازی که مانع دید تلسکوپ‌های نوری می‌شوند، عبور کنند. این ویژگی به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا منابع این انفجارها را در دل کهکشان‌های دوردست ردیابی کنند. پس از انفجار اولیه پرتو گاما، اغلب یک "پس‌تاب" (Afterglow) در طول موج‌های دیگر مانند پرتو ایکس، نور مرئی و امواج رادیویی مشاهده می‌شود که می‌تواند برای روزها، هفته‌ها یا حتی ماه‌ها ادامه یابد. مطالعه‌ی این پس‌تاب، اطلاعات بیشتری در مورد محیط اطراف انفجار و جزئیات فرآیند آن فراهم می‌کند.

اهمیت GRBs در اخترشناسی مدرن بسیار زیاد است. آن‌ها به ما در درک موارد زیر کمک می‌کنند:

کشف عناصر سنگین:

فرآینده‌های ادغام ستاره‌های نوترونی، منبع اصلی عناصر سنگین‌تر از آهن در کیهان هستند.

مطالعه‌ی کیهان اولیه:

GRBs به عنوان فانوس‌های کیهانی، به ما امکان می‌دهند تا کهکشان‌ها و ساختارهای اولیه‌ی جهان را مشاهده کنیم.

کامل ستاره‌ها:

مطالعه‌ی انفجارهای ستاره‌های پرجرم، درک ما را از چرخه‌ی عمر ستاره‌ها کامل‌تر می‌کند.

فیزیک نسبیتی:

جت‌های پرانرژی و سرعت نزدیک به نور در GRBs، آزمایشگاهی طبیعی برای مطالعه‌ی فیزیک در شرایط شدید فراهم می‌کنند.

با وجود پیشرفت‌های حاصل شده، هنوز جنبه‌های ناشناخته‌ی زیادی در مورد GRBs وجود دارد. جزئیات دقیق چگونگی شکل‌گیری و هدایت این جت‌های پرانرژی، نقش میدان‌های مغناطیسی در این فرآیندها، و چگونگی تأثیر آن‌ها بر محیط کهکشانی اطراف، همچنان موضوع تحقیقات فعال هستند. تلسکوپ‌های فضایی نسل جدید مانند جیمز وب و ماموریت‌های آینده، به ما کمک خواهند کرد تا این انفجارهای قدرتمند کیهان را بهتر درک کنیم و رازهای نهفته در آن‌ها را بگشاییم.