حقوق الصورة: ESO
إن انفجارات أشعة جاما هي بعض من أكبر الانفجارات في الكون. يمكن للمرء أن يولد المزيد من الطاقة في بضع ثوان مما تخلقه الشمس في 10 مليار سنة. يعتقد أنها تسببت فيها عندما ينهار نجم فائق الضخامة ، يُدعى hypernova. قام الفلكيون من المرصد الجنوبي الأوروبي بتعقب شفق الانفجار الأخير باستخدام تقنية تسمى قياس الاستقطاب ، والتي تتيح لهم تتبع شكل الانفجار. إذا كان انفجارًا كرويًا ، سيكون للضوء قطبية عشوائية ، لكنهم وجدوا أن الغاز يتدفق في الطائرات التي تتسع بمرور الوقت.
"انفجارات أشعة غاما (GRBs)" هي بالتأكيد من بين أكثر الأحداث الدرامية المعروفة في الفيزياء الفلكية. هذه الومضات القصيرة لأشعة جاما النشطة ، التي تم اكتشافها لأول مرة في أواخر الستينيات بواسطة الأقمار الصناعية العسكرية ، تستمر من أقل من ثانية إلى عدة دقائق.
تم العثور على GRBs تقع على مسافات كبيرة للغاية ("الكونية"). الطاقة المنبعثة في بضع ثوانٍ خلال مثل هذا الحدث أكبر من طاقة الشمس خلال كامل عمرها لأكثر من 10000 مليون سنة. إن GRBs هي بالفعل أقوى الأحداث منذ الانفجار العظيم المعروف في الكون ، راجع. ESO PR 08/99 و ESO PR 20/00.
خلال السنوات الماضية ، ظهرت أدلة ظرفية تشير إلى أن GRBs تشير إلى انهيار النجوم الضخمة للغاية ، ما يسمى hypernovae. وقد تم إثبات ذلك أخيرًا قبل بضعة أشهر عندما قام الفلكيون ، باستخدام أداة FORS على تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) ، بتوثيق تفاصيل غير مسبوقة التغييرات في طيف مصدر الضوء ("الشفق البصري") للانفجار بأشعة غاما GRB 030329 (راجع ESO PR 16/03). في هذه المناسبة ، تم توفير رابط قاطع ومباشر بين انفجارات أشعة غاما الكونية وانفجارات النجوم الضخمة جدًا.
تم اكتشاف Gamma-Ray Burst GRB 030329 في 29 مارس 2003 بواسطة مركبة الفضاء ناسا عالية الطاقة العابرة Explorer. أظهرت ملاحظات المتابعة مع مطياف الأشعة فوق البنفسجية في تلسكوب VLT KUEYEN البالغ طوله 8.2 م في مرصد بارانال (تشيلي) أن الانزياح الأحمر بنسبة 0.1685 [1]. ويقابل ذلك مسافة 2650 مليون سنة ضوئية تقريبًا ، مما يجعل GRB 030329 ثاني أقرب GRB طويل المدى يتم اكتشافه على الإطلاق. أدى قرب GRB 030329 إلى انبعاث شفق ساطع جدًا ، مما سمح بأكبر ملاحظات متابعة لأي شفق حتى الآن.
قرر فريق من علماء الفلك [2] بقيادة يوشين غرينر من معهد ماكس بلانك f ؟r extraterrestrische Physik (ألمانيا) الاستفادة من هذه الفرصة الفريدة لدراسة خصائص الاستقطاب للشعلة من GRB 030329 كما تم تطويرها بعد انفجار.
Hypernovae ، مصدر GRBs ، في الواقع بعيدة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها إلا كنقاط ضوئية غير محلولة. لاستكشاف التركيب المكاني ، يجب على الفلكيين الاعتماد على خدعة: قياس الاستقطاب (انظر ESO PR 23/03).
يعمل مقياس الاستقطاب على النحو التالي: يتكون الضوء من موجات كهرومغناطيسية تتأرجح في اتجاهات معينة (الطائرات). إن انعكاس أو تشتت الضوء يفضل اتجاهات معينة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية على غيرها. هذا هو السبب في أن النظارات الشمسية المستقطبة يمكنها تصفية بريق ضوء الشمس الذي يعكس البركة.
يتم إنشاء الإشعاع في انفجار أشعة غاما في مجال مغناطيسي منظم ، كما يسمى إشعاع السنكروترون [3]. إذا كانت hypernova متماثلة كرويًا ، فستكون جميع اتجاهات الموجات الكهرومغناطيسية متساوية وستتوسط ، لذلك لن يكون هناك استقطاب صافي. ومع ذلك ، إذا لم يتم إخراج الغاز بشكل متناظر ، ولكن في طائرة ، سيتم طبع صافي الاستقطاب الطفيف على الضوء. سيتغير هذا الاستقطاب الصافي بمرور الوقت حيث تتسع زاوية فتح الطائرة بمرور الوقت ، ونرى جزءًا مختلفًا من مخروط الانبعاث.
وبالتالي فإن دراسة خصائص الاستقطاب للشفق التالي من انفجار أشعة غاما تسمح باكتساب المعرفة حول الهياكل المكانية الكامنة وقوة واتجاه المجال المغناطيسي في المنطقة حيث يتم توليد الإشعاع. يقول يوشن غرينر: "والقيام بذلك على مدى فترة طويلة من الزمن ، مع تلاشي الشعلة وتطورها ، يوفر لنا أداة تشخيصية فريدة لدراسات انفجار أشعة غاما".
على الرغم من وجود قياسات فردية سابقة لاستقطاب الشفق البصري لـ GRB ، لم يتم إجراء أي دراسة تفصيلية على الإطلاق لتطور الاستقطاب مع مرور الوقت. هذه بالفعل مهمة صعبة للغاية ، لا يمكن تحقيقها إلا من خلال أداة مستقرة للغاية على أكبر تلسكوب ... وما يكفي من الشفق البصري اللامع.
بمجرد اكتشاف GRB 030329 ، تحول فريق الفلكيين إلى أداة FORS1 القوية متعددة الأوضاع على تلسكوب VLT ANTU. حصلوا على 31 رصدًا قطبيًا على مدى 38 يومًا ، مما يمكنهم من قياس تغيرات استقطاب أشعة غاما الضوئية بعد الشفق مع مرور الوقت. توثق هذه المجموعة الفريدة من بيانات المراقبة التغييرات المادية في الكائن البعيد بتفاصيل غير مسبوقة.
تظهر بياناتهم وجود الاستقطاب عند مستوى 0.3 إلى 2.5 ٪ طوال فترة الـ 38 يومًا مع تباين كبير في القوة والتوجيه على المقاييس الزمنية حتى ساعات. لم يتنبأ أي من النظريات الرئيسية بهذا السلوك بالذات.
لسوء الحظ ، فإن منحنى الضوء المعقد للغاية لشفق GRB هذا ، في حد ذاته غير مفهوم ، يمنع التطبيق المباشر لنماذج الاستقطاب الحالية. يلاحظ أولاف رايمر ، عضو آخر في الفريق: "اتضح أن اشتقاق اتجاه الطائرة وبنية المجال المغناطيسي ليست بسيطة كما كنا نعتقد في الأصل". "لكن التغيرات السريعة لخصائص الاستقطاب ، حتى خلال المراحل السلسة لمنحنى ضوء الشفق ، تشكل تحديًا لنظرية الشفق".
يضيف جوشن غرينر ، "ربما" ، يشير المستوى المنخفض الإجمالي للاستقطاب إلى أن قوة المجال المغناطيسي في الاتجاهين المتوازيين والمتعامدين لا تختلف بأكثر من 10٪ ، مما يشير إلى وجود حقل يقترن بشدة بالمواد المتحركة. هذا يختلف عن المجال الواسع النطاق المتبقي من النجم المتفجر والذي يعتقد أنه ينتج مستوى عال من الاستقطاب في أشعة غاما ".
المصدر الأصلي: ESO News Release
