يحتوي M15 على نظام نجم نيوتروني مزدوج سيتم دمجه بعنف. حقوق الصورة: NOAO اضغط للتكبير
إن انفجارات أشعة جاما هي أقوى الانفجارات في الكون ، وتنبعث منها كميات هائلة من الإشعاع عالي الطاقة. لعقود كان أصلهم لغزا. يعتقد العلماء الآن أنهم يفهمون العمليات التي تنتج رشقات بأشعة جاما. ومع ذلك ، تشير دراسة جديدة أجراها جوناثان غريندلاي من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) وزملائه سيمون بورتيجيس زوارت (المعهد الفلكي بهولندا) وستيفن ماكميلان (جامعة دريكسيل) ، إلى مصدر تم إغفاله سابقًا لبعض جاما- إنفجارات الأشعة: لقاءات نجميّة داخل العناقيد الكرويّة.
قال غريندلاي: "ما يصل إلى ثلث جميع انفجارات أشعة غاما القصيرة التي نلاحظها قد تأتي من دمج النجوم النيوترونية في العناقيد الكروية".
تأتي رشقات أشعة غاما (GRBs) في "نكهة" مميزة. بعضها يستمر لمدة دقيقة أو حتى أطول. يعتقد علماء الفلك أن هذه GRBs الطويلة تتولد عندما ينفجر نجم ضخم في hypernova. تدفقات أخرى تدوم لجزء فقط من الثانية. يعتقد الفلكيون أن GRBs القصيرة تنشأ من اصطدام نجمين نيوترونيين ، أو نجم نيوتروني وثقب أسود.
تنتج معظم أنظمة النجوم النيوترونية المزدوجة من تطور نجمين ضخمين يدوران حول بعضهما البعض. سوف تتسبب عملية الشيخوخة الطبيعية في أن تصبح كلا من النجوم النيوترونية (إذا بدأت بكتلة معينة) ، والتي تدور بعد ذلك معًا على مدى ملايين أو مليارات السنين حتى يتم دمجها وإطلاق انفجار أشعة غاما.
يشير بحث Grindlay إلى مصدر محتمل آخر للـ GRBs القصيرة - العناقيد الكروية. تحتوي العناقيد الكروية على بعض أقدم النجوم في الكون المحاصرة في مساحة ضيقة لا تتجاوز بضع سنوات ضوئية. مثل هذه الأحياء الضيقة تثير العديد من اللقاءات النجمية القريبة ، بعضها يؤدي إلى مقايضة النجوم. إذا تبادل نجم نيوتروني مع رفيق نجمي (مثل قزم أبيض أو نجم تسلسل رئيسي) شريكه مع نجم نيوتروني آخر ، فإن الزوج الناتج من النجوم النيوترونية سوف يدور معًا في نهاية المطاف ويتصادم بشكل متفجر ، مما يؤدي إلى انفجار أشعة غاما.
قال غريندلاي: "نرى أنظمة السلائف هذه ، التي تحتوي على نجم نيوتروني واحد على شكل نبض ملي ثانية ، في كل مكان في عناقيد كروية." "بالإضافة إلى ذلك ، يتم تجميع العناقيد الكروية بشكل وثيق بحيث يكون لديك الكثير من التفاعلات. إنها طريقة طبيعية لصنع أنظمة مزدوجة النجوم النيوترونية ".
أجرى الفلكيون حوالي 3 ملايين محاكاة حاسوبية لحساب التردد الذي يمكن أن تتشكل به أنظمة النجوم النيوترونية المزدوجة في مجموعات كروية. من خلال معرفة عدد الكتل التي تشكلت على مدار المجرة ، وتقريبًا الوقت الذي يستغرقه النظام في الاندماج ، ثم حددوا تواتر انفجارات أشعة غاما القصيرة المتوقعة من الثنائيات العنقودية الكروية. ويقدرون أن ما بين 10 و 30 في المائة من جميع رشقات أشعة غاما القصيرة التي نلاحظها قد تنتج عن مثل هذه الأنظمة.
يأخذ هذا التقدير في الاعتبار الاتجاه الغريب الذي كشفته ملاحظات GRB الأخيرة. تشير التقديرات إلى أن الاندماجات وبالتالي الاندفاعات من ما يسمى الثنائيات النجمية "القرصية" - النظم التي تم إنشاؤها من نجمين ضخمين تشكلت معًا وماتت معًا - تحدث بشكل متكرر 100 مرة أكثر من الاندفاعات من الثنائيات العنقودية الكروية. ومع ذلك ، فإن حفنة من GRBs القصيرة التي تم تحديدها بدقة تميل إلى أن تأتي من هالات المجرة والنجوم القديمة جدًا ، كما هو متوقع بالنسبة للعناقيد الكروية.
قال غريندلاي: "هناك مشكلة كبيرة في مسك الدفاتر هنا".
لشرح التناقض ، يقترح غريندلاي أنه من المرجح أن يصعب اكتشاف الانفجارات من ثنائيات القرص لأنها تميل إلى بث الإشعاع في الانفجارات الأضيق المرئية من اتجاهات أقل. قد ينتج "الحزم" الضيق من اصطدام النجوم التي تتوافق أدوارها مع مدارها ، كما هو متوقع بالنسبة للثنائيات التي كانت مجتمعة منذ لحظة ولادتها. قد تنبعث النجوم المنضمة حديثًا ، بتوجهاتها العشوائية ، رشقات نارية أوسع عند اندماجها.
وأوضح غريندلاي: "من المحتمل أن تأتي GRBs القصيرة من أنظمة الأقراص - نحن فقط لا نراهم جميعًا".
تم تحديد موقع ما يقرب من نصف دزينة من GRBs القصيرة بدقة من قبل أقمار أشعة غاما مؤخرًا ، مما يجعل الدراسات الشاملة صعبة. مع جمع المزيد من الأمثلة ، يجب أن تصبح مصادر GRBs القصيرة مفهومة بشكل أفضل.
نُشرت الورقة التي أعلنت هذا الاكتشاف في عدد 29 يناير من مجلة Nature Physics. وهي متاحة عبر الإنترنت على http://www.nature.com/nphys/index.html وفي شكل مطبوع على http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
يقع مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، الذي يقع مقره في كامبريدج ، ماساتشوستس ، وهو تعاون مشترك بين مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد كلية هارفارد. يدرس علماء CfA ، في ستة أقسام بحثية ، أصل الكون وتطوره ومصيره النهائي.
المصدر الأصلي: بيان صحفي CfA
