الفلك

أين يمكنني البحث عن الأصول المخصصة لأحداث انفجارات أشعة جاما؟ (GRBs)

أين يمكنني البحث عن الأصول المخصصة لأحداث انفجارات أشعة جاما؟ (GRBs)



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يُعتقد أن انفجار أشعة جاما GRB170817A نشأ من اندماج نيوترون ستار (NS) -نيوترون ستار (NS). من هذه المقالة حول الكشف عن الموجات الثقالية المصاحبة GW170817:

استغرقت إشارة موجة الجاذبية ، المعينة GW 170817 ، حوالي 100 ثانية ، وتُظهر الخصائص في الكثافة والتردد المتوقع من نجمين نيوترونيين. أسفر تحليل التباين الطفيف في وقت وصول GW في مواقع الكاشف الثلاثة (اثنان من LIGO وعذراء واحد) عن اتجاه زاوي تقريبي للمصدر. بشكل مستقل ، تم اكتشاف انفجار أشعة غاما قصير (مدته ثانيتان تقريبًا) ، والمسمى GRB 170817A ، بواسطة المركبة الفضائية Fermi و INTEGRAL التي بدأت بعد 1.7 ثانية من إشارة اندماج GW. تتمتع هذه الكواشف بحساسية اتجاهية محدودة للغاية ، لكنها أشارت إلى مساحة كبيرة من السماء تتداخل مع موضع الموجة الثقالية. لقد كانت فرضية طويلة الأمد مفادها أن انفجارات أشعة جاما القصيرة تنتج عن اندماجات النجوم النيوترونية.

هل توجد قوائم أو مجموعات أو مراجعات لجميع رشقات أشعة غاما المبلغ عنها (GRBs) جنبًا إلى جنب مع حدث أو مصدر معين أو مفترض أن ينتجها؟


لقد عثرت على قاعدة بيانات تحتوي على جميع تقارير GRBs من أبريل 1991 إلى أغسطس 1991. ومع ذلك ، فإن لديها 1637 من GRBs مسجلة لذلك ربما تكون كافية لأغراضك. هنا رابط مركز جودارد للفضاء أرشيف GRB. أيضًا ، مجرد تحذير عادل ، هذا الموقع قديم بشكل لا يصدق ويصعب استخدامه للغاية ، فقد استغرق الأمر ما يقرب من خمسة عشر دقيقة للانتقال إلى قاعدة البيانات الفعلية. أتمنى أن يساعدك هذا!


انفجار غريب لأشعة جاما يتحدى التوقعات

حصل فريق من العلماء على أفضل نظرة حتى الآن على a انفجار أشعة جاما، أكثر أنواع الانفجار دراماتيكية في الكون.

يعتقد علماء الفلك أن بعض هذه الانفجارات تحدث عندما ينفجر نجم ضخم - خمسة أو عشرة أضعاف كتلة شمسنا - ليصبح فجأة ثقب أسود. قد تحدث انفجارات أشعة جاما أيضًا عندما تصطدم جثتان نجميتان فائقتا الكثافة تسمى النجوم النيوترونية ، مما يؤدي غالبًا إلى تكوين ثقب أسود. وبشكل ملائم ، من المحتمل أن انفجار أشعة غاما الذي شاهده العلماء خلال بضع ليالٍ في عام 2019 قد حدث حوالي مليار فقط سنوات ضوئية بعيدًا عن الأرض ، قريبًا نسبيًا من هذه الأحداث الدرامية.

"كنا حقًا نجلس في الصف الأمامي عندما حدث انفجار أشعة غاما" ، هذا ما قاله أندرو تايلور ، الفيزيائي في Deutsches Elektronen-Synchrotron (German Electron Synchrotron ، أو DESY) ومؤلف مشارك في الورقة الجديدة ، قال في بيان. "يمكننا مراقبة الشفق اللاحق لعدة أيام وطاقات غير مسبوقة لأشعة جاما."

اثنين من مراصد ناسا الفضائية ، فيرمي و سويفت، اكتشف لأول مرة الحدث ، المعروف باسم GRB 190829A لأنه تم اكتشافه في 29 أغسطس 2019. جاءت الألعاب النارية من اتجاه كوكبة Eridanus ، وهي مساحة كبيرة من السماء في نصف الكرة الجنوبي.

عندما سمع العلماء المسؤولون عن البحث الجديد عن اكتشاف انفجار أشعة جاما ، قاموا بتعبئة مجموعة من خمسة تلسكوبات لأشعة جاما في ناميبيا ، تسمى النظام المجسم عالي الطاقة (HESS). على مدى ثلاث ليال ، كان التلسكوبات المرصودة الانفجار الذي استمر 13 ساعة في محاولة لفهم ما حدث.

من خلال هذه الملاحظات ، يمكن للعلماء تحليل فوتونات ذات طاقة أعلى بكثير مما هو ممكن في انفجارات أشعة جاما البعيدة.

قالت إدنا رويز-فيلاسكو ، عالمة الفيزياء الفلكية في معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية في هايدلبرج والمؤلفة المشاركة في البحث الجديد ، في البيان نفسه: "هذا أمر استثنائي للغاية بشأن انفجار أشعة جاما". "حدث ذلك في الفناء الخلفي الكوني ، حيث لم يتم امتصاص الفوتونات عالية الطاقة في تصادمها مع ضوء الخلفية في طريقها إلى الأرض ، كما يحدث على مسافات أكبر في الكون."

خلال تلك التحليلات ، لاحظ الفريق أن أنماط الأشعة السينية وأشعة جاما عالية الطاقة متطابقة - وهو أمر لم يتوقعه العلماء ، لأنهم يعتقدون أن ظواهر مختلفة تسبب نوعي الإشعاع المختلفين.

لكن حتى الآن ، لاحظ العلماء أربعة فقط من هذه الانفجارات الساطعة من سطح الأرض ، لذلك يأملون أن تمنحهم الأدوات الجديدة والملاحظات الإضافية مزيدًا من التبصر في تفاصيل انفجارات أشعة جاما.

تم وصف البحث في ورقة نُشر في 3 يونيو في مجلة Science.


ولادة علم الفلك لانفجار أشعة جاما:

تعد انفجارات أشعة جاما (GRBs) من أكثر الأحداث نشاطًا في الكون. مما لا يثير الدهشة ، أنهم كانوا موضع اهتمام كبير للمجتمع العلمي منذ اكتشافهم الأول في الستينيات. يتم تقسيم GRBs إلى نوعين: رشقات أشعة جاما القصيرة (SGRB) ورشقات أشعة جاما الطويلة (LGRB). لوحظ أن SGRB رشقات نارية أقصر من ثانيتين ، وتم ملاحظة رشقات نارية أطول من ثانيتين LGRB. تم اكتشاف وجود هاتين الفئتين الفرعيتين من GRBs في عام 1993 ، ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، كان سبب هذين النوعين الفرعيين المختلفين غير معروف.

على الرغم من أن اكتشافهم الأول كان في الستينيات وأوائل السبعينيات ، إلا أن دراسة GRBs جديدة نسبيًا في مجال علم الفلك. ويرجع ذلك إلى صعوبة دراسة GRBs ، حيث لا يمكن الكشف عن أشعة جاما من سطح الأرض (مما يجعل أدوات مثل التلسكوب التقليدي عديمة الفائدة). في النهاية ، لا يمكننا اكتشاف هذه الدفقات من الأرض لأن أشعة غاما تتفاعل مع الغلاف الجوي للأرض ولا تصل أبدًا إلى سطح الكوكب. لذلك يجب أن يتم الكشف عن أشعة جاما من الفضاء ، أو في بعض الحالات ، من منطاد عالي الارتفاع لاكتشاف أشعة جاما من المنطقة المركزية للمجرة.

الإعلانات

الإعلانات

بالطبع ، لا يتعلق علم الفلك GRB بأشعة جاما فقط. في السنوات الأخيرة ، مع الأقمار الصناعية GRB ذات الأداء الأسرع والأكثر دقة ، أصبحنا الآن قادرين على عرض الشفق اللاحق لـ GRBs. إن الكشف عن أشعة جاما المنبعثة من هذه الرشقات يعطي مؤشرا على مدة وقوة مصدر أشعة جاما ، ولكن فقط من خلال الوهج البصري يمكن إجراء تحليل طيفي شامل. يستمر التوهج اللاحق لـ GRB لفترة أطول بكثير من حدث GRB نفسه ، وله ميزة أن يتم ملاحظته إما من تلسكوب فضائي أو تلسكوب بصري على سطح الأرض.

تأتي أشعة جاما التي يتم الكشف عنها في عدة أقواس طاقة مختلفة. تشكل GRBs الصلبة والناعمة المجموعتين الرئيسيتين. في المتوسط ​​، تمتلك GRBs القصيرة طاقة ذروة عند

490 كيلو فولت ، وتصدر أشعة جاما قاسية. تتمتع GRBs الطويلة بمتوسط ​​ذروة طاقة

160 KeV وينبعث منها أشعة جاما الناعمة (لذلك ، تشير كلمة "صلب" و "لينة" إلى طاقة الفوتون).

الإعلانات

الإعلانات

تم إطلاق العديد من مراصد أشعة غاما إلى الفضاء على مدى عقود ، ومع ذلك ، لا تزال GRBs "الطفل الجديد على الكتلة" ، إذا جاز التعبير. تم تجاهل GRBs ونسيانها لعدة عقود قبل إعادة النظر فيها في التسعينيات. لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه عن هذه الدفقات الرائعة من أشعة جاما. قد يكون لديهم أيضًا مفتاح استكشافنا للنجوم الأولى التي كانت موجودة على الإطلاق ، وانفجاراتهم النشطة للغاية تصل إلينا عبر اتساع الكون. فقط الوقت كفيل بإثبات.

بصفتك قارئًا لـ Futurism ، ندعوك للانضمام إلى مجتمع Singularity Global Community ، وهو منتدى الشركة الأم لمناقشة العلوم المستقبلية وتكنولوجيا الأمبير مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل من جميع أنحاء العالم. الاشتراك مجاني ، اشترك الآن!


من أين أتوا؟

إذا كان من الممكن رؤية GRB من هذه المسافة ، فيجب أن تكون نشطة بشكل لا يصدق ، حيث تطلق طاقة أكبر في ثانية واحدة مما ستطلقه الشمس طوال عمرها البالغ 10 مليارات سنة ، مما يجعل GRBs ألمع حدث في الكون.

تنبع انفجارات أشعة جاما من بعض حالات الوفاة الكارثية الأكثر عنفًا في الكون وولادة الثقوب السوداء.

هناك نوعان من GRBs ، قصير وطويل ولكل منهما مصدره الخاص.

تدوم GRBs الطويلة حوالي دقيقة ويعتقد العلماء أنها من إنتاجها المستعرات الأعظمية(عندما ينهار قلب نجم فائق الكتلة ليصبح ثقبًا أسود).

تدوم GRBs القصيرة ثانية ويتم إنتاجها عندما تكون الثانية النجوم النيوترونية في الدمج الثنائي.

تندمج كل من النجوم السوبرنوفا والنجوم النيوترونية تنتج نفس الشيء - الثقوب السوداء ، محاطة بقرص مغناطيسي من الغاز المتبقي من نجومها الأم.

في هذه البيئة ، يؤدي الدوران إلى اختتام المجال المغناطيسي ، والذي يقوم بتمرير نفاثات ساخنة من الجسيمات التي تنتقل بسرعة الضوء تقريبًا.

يخلق الغاز في هذا القمع نفاثتين ضيقتين من أشعة غاما عالية الطاقة ، مثل مدفع الليزر السماوي.

امتلأ الكون بهؤلاء القناصين وهم يضربوننا طوال الوقت.

في المتوسط ​​، نكتشف واحدة من GRB يوميًا ، ولحسن الحظ ، معظمها غير ضار. كل الدفقات التي اكتشفناها حتى الآن نشأت خارج مجرة ​​درب التبانة.


تحديد الفوتونات من رشقات أشعة جاما

استخدم العلماء من مجموعة RIKEN Cluster للأبحاث الرائدة والمتعاونين معها عمليات المحاكاة لإظهار أن الفوتونات المنبعثة من دفعات طويلة من أشعة غاما - أحد أكثر الأحداث نشاطًا في الكون - تنشأ في الفوتوسفير - الجزء المرئي من " النفاثة النسبية "التي تنبعث من انفجار النجوم.

انفجارات أشعة جاما هي أقوى ظاهرة كهرومغناطيسية تُلاحظ في الكون ، حيث تطلق قدرًا كبيرًا من الطاقة في ثانية واحدة أو نحو ذلك مثل الشمس التي ستطلقها طوال حياتها. على الرغم من اكتشافها في عام 1967 ، إلا أن الآلية الكامنة وراء هذا الإطلاق الهائل للطاقة ظلت غامضة لفترة طويلة. كشفت عقود من الدراسات أخيرًا أن الانفجارات الطويلة - أحد أنواع الانفجارات - تنشأ من النفاثات النسبية للمادة المقذوفة أثناء موت النجوم الضخمة. ومع ذلك ، فإن الكيفية التي يتم بها إنتاج أشعة جاما من الطائرات لا تزال محجوبة حتى يومنا هذا.

البحث الحالي المنشور في اتصالات الطبيعة، بدأ من اكتشاف يسمى علاقة Yonetoku - العلاقة بين طاقة الذروة الطيفية وذروة لمعان GRBs هي أقوى علاقة وجدت حتى الآن في خصائص انبعاث GRB - قام بها أحد مؤلفيها. وبالتالي فهو يوفر أفضل تشخيص حتى الآن لشرح آلية الانبعاث ، والاختبار الأكثر صرامة لأي نموذج من رشقات أشعة جاما.

بالمناسبة ، كانت العلاقة تعني أيضًا أن انفجارات أشعة غاما الطويلة يمكن استخدامها كـ "شمعة قياسية" لقياس المسافة ، مما يسمح لنا بالتعمق في الماضي أكثر من المستعرات الأعظمية من النوع 1A - شائعة الاستخدام ، على الرغم من كونها أضعف بكثير من الدفقات. هذا من شأنه أن يجعل من الممكن اكتساب رؤى حول كل من تاريخ الكون والألغاز مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

باستخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تم إجراؤها على العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، بما في ذلك Aterui من المرصد الفلكي الوطني في اليابان ، و Hokusai of RIKEN ، و Cray xc40 من معهد Yukawa للفيزياء النظرية ، ركزت المجموعة على ما يسمى بنموذج "الانبعاث الضوئي" - أحد نماذج رائدة لآلية انبعاث الغازات الدفيئة.

يفترض هذا النموذج أن الفوتونات المرئية على الأرض تنبعث من الغلاف الضوئي للطائرة النسبية. مع تمدد الطائرة ، يصبح من السهل على الفوتونات الهروب من داخلها ، نظرًا لوجود عدد أقل من الأشياء المتاحة لتشتيت الضوء. وهكذا ، فإن "الكثافة الحرجة" - المكان الذي يمكن للفوتونات أن تهرب فيه - تتحرك إلى أسفل عبر التدفق ، إلى مادة كانت في الأصل ذات كثافة أعلى وأعلى.

لاختبار صحة النموذج ، شرع الفريق في اختباره بطريقة تأخذ في الاعتبار الديناميكيات العالمية للطائرات النسبية ونقل الإشعاع. باستخدام مجموعة من المحاكاة الديناميكية المائية النسبية ثلاثية الأبعاد وحسابات نقل الإشعاع لتقييم انبعاثات الغلاف الضوئي من نفاثة نسبية تندلع من غلاف نجم ضخم ، تمكنوا من تحديد ذلك على الأقل في حالة GRBs الطويلة - النوع المرتبط بمثل هذا النجوم الضخمة المنهارة - نجح النموذج.

كشفت عمليات المحاكاة أيضًا أن علاقة Yonetoku يمكن إعادة إنتاجها كنتيجة طبيعية للتفاعلات النجمية النفاثة.

يقول هيروتاكا إيتو من مجموعة الأبحاث الرائدة: "يشير هذا بقوة إلى أن انبعاث الغلاف الضوئي هو آلية انبعاث غازات GRBs".

يتابع: "بينما أوضحنا أصل الفوتونات ، لا تزال هناك ألغاز تتعلق بكيفية تولد النفاثات النسبية نفسها بواسطة النجوم المنهارة.

"يجب أن توفر حساباتنا رؤى قيمة للنظر في الآلية الأساسية وراء توليد هذه الأحداث القوية للغاية."


انفجارات أشعة جاما مقابل كل أشكال الحياة على الأرض

عندما يتعلق الأمر بمسائل الحياة خارج كوكب الأرض ، فإننا نقضي الكثير من الوقت هنا (وفي علم الفلك / علم الأحياء الفلكي بشكل عام) قلقين بشأن الكواكب وصلاحيتها للسكن رقم 8217. يغذي طفرة الكواكب الخارجية هذا الفضول - لقد حصلنا على وفرة من البيانات ، لذلك نحن نطرح أسئلة في هذا المجال. كم عدد الكواكب الشبيهة بالأرض يمكن أن يكون هناك؟ ماذا يعني & # 8220Earth-like & # 8221 يعني حقًا؟ هل أنواع الكواكب الأخرى صالحة للسكن أيضًا؟ وعلى وعلى. يبدو أن كل هذه الأسئلة تستند إلى افتراض ، أو أن الإثارة الكامنة وراءها تفعل ذلك: أن وفرة القابلية للسكن تعني (أو يمكن) بالضرورة وفرة الحياة أيضًا.

لكن العديد من العوامل تحدد وفرة أو نقص الحياة في الكون ، وخاصة الحياة الذكية والماهرة من الناحية التكنولوجية التي يمكننا التواصل معها أو على الأقل ملاحظتها. تذكرنا معادلة دريك بهذا ، ويبدو أنها تغطي جميع القواعد: النجم ، والكوكب ، وصلاحية السكن ، وأصل الحياة ، والحياة الذكية ، والحياة التكنولوجية ، وطول عمر الحضارة. ولكن لا يزال هناك & # 8217s أخرى. هذه الفجوة بين أصل الحياة وأصل الذكاء كبيرة. يعد الفضاء مكانًا خطيرًا لكوكب صغير ، ويمكن أن تحدث الكثير من الأشياء لتعطيل أو القضاء على حياته الوليدة. على الأرض وحدها ، شهدنا خمسة أحداث انقراض رئيسية ، حيث تم القضاء على ما يصل إلى 96٪ من الأنواع. يجادل البعض بأنه بفضل الإنسانية ، نحن حاليًا في منتصف المرحلة السادسة. الكويكبات والبراكين هي نذير مألوف للهلاك العالمي. ولكن ماذا عن انفجارات أشعة جاما؟ هل يوم آخر قادم؟

صورة الفنان # 8217s لانفجار أشعة جاما. و # 8217s تأتي مباشرة من أجلك. (ناسا / سويفت / كروز دي وايلد)

إن فكرة أن انفجارات أشعة جاما (GRBs) يمكن أن تعقم كوكبًا ليست جديدة. هذه الانفجارات عالية الطاقة من الإشعاع والجسيمات هي ألمع الانفجارات المعروفة في الكون. نحن لا نعرف بالضبط ما هي عليه - تشير أطوالها المتفاوتة إلى أنه قد يكون لها مجموعة من الأصول ، وربما موت النجوم الضخمة واندماج النجوم النيوترونية الثنائية. لكننا نعلم أن التهديد الرئيسي للحياة على الأرض سيكون الخراب المحتمل لطبقة الأوزون. بدون طبقة الأوزون ، ستصل أشعة UVB إلى سطح الأرض بدون ترشيح ، مما يؤدي إلى قتل سكان الأرض والحياة في الطبقة العليا من المحيطات. سيشمل ذلك العوالق ، التي هي أساس السلسلة الغذائية للمحيطات بأكملها تقريبًا. أنت لا تريد أشياء سيئة للعوالق.

أسباب بعض أحداث الانقراض الماضية على الأرض و # 8217s غامضة ، وكان العلماء يتساءلون منذ عقود عما إذا كانت GRBs هي الجناة. نود أيضًا معرفة ما إذا كان بإمكاني التحدث نيابة عن كل الأرض ، إذا كانت GRBs تشكل تهديدًا للحياة هنا في المستقبل على الإطلاق. يستخدم مؤلفو ورقة اليوم & # 8217s نتائج جديدة حول معدل GRBs لتقدير احتمال اصطدام GRB بالأرض. كما قاموا بتوسيع نتائجهم لتشمل بقية المجرة والكون. لقد اعتدنا على التفكير في المنطقة الصالحة للسكن كمنطقة مدارية حول نجم ، ولكن هناك أيضًا مناطق من المجرة (والكون) صالحة للسكن أكثر من غيرها.

ينظر المؤلفون إلى ثلاثة أنواع من GRBs ، لكن & # 8217s حقًا مجرد GRBs (LGRBs) الطويلة التي يمكن أن تشكل تهديدًا. الآخرون أكثر تكرارا ، لكنهم ليسوا أقوياء بما يكفي لإحداث أضرار جسيمة.

لكن LGRBs. يمكن أن تكون GRBs مشكلة. من أجل حساب مقدار المتاعب (احتماليًا) ، يقدر المؤلفون قوة (التدفق المتكامل بمرور الوقت) لإشعاع GRB الذي قد يتطلبه الأمر لإلحاق الضرر الجسيم أو القضاء على كل أشكال الحياة على الأرض. ثم يستخدمون كثافة النجوم في المجرة (بافتراض توزيع GRBs عشوائيًا) لمعرفة مدى احتمالية تعرضنا لضرب GRB في إطار زمني معين.

قبل أن يتم رشقنا بـ GRBs ، حصلنا & # 8217 على قيود محظوظة على ترددها. ترتبط LGRBs بموت النجوم الضخمة ، وقد أظهرت الأبحاث السابقة أنها تميل إلى أن تأتي من المجرات القزمية ذات المحتوى المعدني المنخفض. (كن سعيدًا لأنك لا تعيش في واحدة من هؤلاء!) هذا يشير إلى أن تهديد LGRBs من داخل مجرة ​​درب التبانة سيكون بشكل أساسي من النجوم ذات المعادن المنخفضة بالمثل. قارن المؤلفون معدنية المجرات المستضيفة لـ LGRB بمعدنية نجوم مجرة ​​درب التبانة ، ووجدوا أن حوالي 10 ٪ فقط من نجوم درب التبانة تقع في النطاق الصحيح لتوليد LGRBs.

مع الأخذ في الاعتبار المعادن ، يبدو أن احتمالية إصابة الأرض بـ LGRB التي تهدد الحياة في أي نصف مليار سنة تبلغ حوالي 50 ٪. في غضون خمسة مليارات سنة ترتفع هذه النسبة إلى 90٪. كانت الحياة على الأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة - هل تعرضنا لمرض GRB في ذلك الوقت؟ لا توجد طريقة لمعرفة ذلك ، لكن هذه الأرقام تجعل الأمر يبدو معقولاً. قد نكون محظوظين لأن الحياة نجت على الإطلاق. لكن مجرة ​​درب التبانة ليست مكانًا تولد GRB بشكل خاص وموقعنا فيه & # 8217t حساس للغاية. تتعرض المجرات الأخرى والمواقع الأخرى في درب التبانة لضربات متكررة أكثر.

في الأماكن التي تكون فيها النجوم أكثر كثافة ، تزداد احتمالية حدوث LGRBs - وجد المؤلفون أن 25٪ من نجوم مجرة ​​درب التبانة من المحتمل أن ترى أحداثًا قاتلة من LGRB مرة واحدة على الأقل كل مليار سنة. بعد مليار سنة من الحياة على الأرض ، كنا بالكاد نتقن التمثيل الضوئي وما زلنا على بعد مليار سنة من نوى الخلية. تخيل لو أنه في كل مرة وصلنا إلى هناك ، تم مسح اللوح نظيفًا بواسطة GRB. لن & # 8217t ننجح في الذهاب بعيدًا جدًا.

بالإضافة إلى النظر إلى عداء GRB في مناطق أخرى من درب التبانة ، ينظر المؤلفون إلى مواقع أخرى في الكون. تم عزل مجرة ​​درب التبانة بدرجة كافية لدرجة أننا & # 8217re لسنا عرضة لـ GRBs من جيران المجرة القريبين ، ولكن في مناطق أخرى يكون الكون أكثر كثافة. يفترض المؤلفون أن هذه المناطق الكثيفة أقل صداقة للحياة بسبب LGRBs ، وأن المجرات صالحة للسكن فقط في "الفراغات والخيوط من الشبكة الكونية" ، وهي طريقة رائعة لوضع "الكثافة المنخفضة".

كلما تعلمنا المزيد عن القابلية للسكن ، بدا الأمر أكثر تعقيدًا. شبيهة الأرض ليست بهذه البساطة ، ولا المنطقة الصالحة للسكن ، أو "المعتدل". والآن نرى أن المنطقة الصالحة للسكن ليست مجرد كوكب يدور حول نجمه بل نظام نجمي & # 8217s في مجرته والكون. هل الحياة فريدة أم نادرة أم شائعة؟ إن تعميق فهم العوامل لا يغير انتشار الحياة في كل مكان ، بل يساعدنا على فهمها. أو على الأقل تقدير احتمالية حدوثه.


المصابيح الكونية وأصل انفجارات أشعة جاما

فيما يلي مقال من حوليات البحوث غير المحتملة.

بقلم إريك جيه هيلر أقسام الكيمياء والفيزياء بجامعة هارفارد ، كامبريدج ، ماساتشوستس

الشكل 1: المواضع في الإحداثيات المجرية لـ GRBs في كتالوج BATSE 4B ، والتي تُظهِر الخواص لتوزيع السماء المتدفقة (انظر C.A. Meegan ، وآخرون ، الطبيعة ، المجلد 355 ، 1993 ، ص .143.

تشكل انفجارات أشعة جاما أحد أعظم ألغاز الفيزياء الفلكية الحديثة. في كل يوم تقريبًا ، هناك انفجار ضخم موضعي لأشعة غاما تضيء السماء ، والتي غالبًا ما تتفوق على جميع مصادر أشعة جاما الأخرى في السماء مجتمعة. ثم يختفي مصدر الانفجار ، غالبًا في بضع ثوانٍ. تأتي الدفقات من جميع أنحاء السماء ، على ما يبدو بشكل عشوائي. حتى الآن لم يكن هناك تفسير مقنع لهم. اتضح أن الإجابة قد تكون ذات طبيعة آلية

سر انفجارات أشعة جاما

تم اكتشاف انفجارات أشعة جاما (GRB) في عام 1967 بواسطة أجهزة كشف محمولة بالأقمار الصناعية تبحث عن انتهاكات لاتفاقية حظر التجارب النووية. إنها مصادر إشعاع شديدة السطوع ، وعادة ما تستمر لثوانٍ. بعضها بلغ ذروته بشكل حاد في الوقت المناسب ، والبعض الآخر لديه انخفاض أطول. تنتقل المقاييس الزمنية للانفجار عبر مقياس 30 مللي ثانية إلى مئات الثواني. حتى لو كانت GRBs التي نراها متقاربة بطريقة ما تجاهنا (كما سنقول أنها كذلك) ، فهي إلى حد بعيد الأحداث الكهرومغناطيسية الأكثر سطوعًا في الكون. يتم توزيعها عشوائيًا إلى حد ما عبر السماء ، كما هو موضح في الشكل 1 ، وتحدث مرة واحدة في اليوم تقريبًا. هناك أدلة قوية على أن GRBs التي شوهدت حتى الآن هي خارج المجرة ، لأن الملاحظات الأخيرة ربطت المجرات الباهتة بمشاهد الانفجار. من المعروف الآن أنها تنبثق من مجرات بعيدة. بينما تم الكشف عن الدفقات في منطقة جاما من الطيف ، هناك أيضًا أشعة سينية وأجزاء مرئية من الطيف. تظل GRBs مجالًا نشطًا للبحث [1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 ، 19 ، 20]. تظهر رشقات نارية نموذجية في الشكل 2. يظهر الشكل 3 مجرة ​​نشأت منها انفجار آخر.

الشكل 2: عينة من GRBs المكتشفة بواسطة BeppoSAX / GRBM. إنه يظهر مجرد مثال على التشكل المحتمل والمدة والشدة المتنوعة لـ GRBs

كانت التفسيرات لهذه الانفجارات متنوعة. يتضمن معظمها ثقوبًا سوداء أنشأتها نجوم ضخمة. نظرًا لعدم حل مشكلة الموازاة ، فإن إجمالي الطاقة في الرشقات يتراوح بشكل كبير ، اعتمادًا على الزاوية الصلبة المفترضة للحزمة. إذا كان الإشعاع متناحي الخواص ، فإن الطاقة الإجمالية المعنية ستكون تقريبًا غير قابلة للتخيل ومن الصعب جدًا استيعابها في النظرية الحالية. من ناحية أخرى ، إذا كانت الانفجارات متوازية للغاية ، وحدثنا أن نرى تلك التي تستهدفنا ، فإن الطاقات تكون أكثر تواضعًا. لا يوجد أي من النماذج المقترحة مُرضٍ للغاية ، حيث تظل جوانب البيانات غير مفسرة أو أنه يجب استدعاء الفيزياء غير المعروفة بشكل تعسفي. هنا ، نقدم شرحًا بسيطًا يوضح أنها في الواقع نتيجة للأنشطة الروتينية من قبل كائنات فضائية.

تفسير

يقع تفسير GRBs في مكانه إذا أخذنا في الاعتبار أنشطة الكائنات الذكية خارج كوكب الأرض. من المفترض أن مثل هذه الكائنات ، في مجرتنا أو غيرها من المجرات ، قادرة تمامًا على السفر عبر الفضاء لمسافات كبيرة ، بسرعات تقترب من سرعة الضوء ، ج. التمدد الزمني النسبي ، حيث ، يفرض على المسافرين ميزة كبيرة في السفر بالقرب من سرعة الضوء ، من حيث وقت ساعة السفينة الفضائية للوصول إلى الوجهة. من ناحية أخرى ، تصبح متطلبات الطاقة ، E ، كبيرة بشكل تعسفي مع اقتراب سرعة الضوء ، أي. لقد مرت 250 عامًا فقط على اختراع المحركات البخارية ، وكان بإمكان المجتمعات المتقدمة بسهولة الحصول على مليون ضعف المزيد من الوقت لتطوير التكنولوجيا. لا نجرؤ على افتراض أنها محدودة في قدرتها على توليد كميات هائلة من الطاقة. السفر إلى الفضاء بسرعات نسبية لا يخلو من المخاطر. من المعروف أن المادة & ldquobrown & rdquo والحطام الآخر يملأ الفضاء داخل المجرة ، وربما الفضاء بين المجرات ، ببعض الكثافة. يمكن العثور على أجسام تتراوح في الحجم من الباريونات والذرات إلى كتل من رتبة المشتري ، على الرغم من أن الأجسام الأكبر ستكون معروفة في وقت مبكر ، أو يمكن رؤيتها بسهولة. الأشياء الأصغر حجمًا هي مشكلة أخرى. نفترض هنا أن الاصطدام بسرعات نسبية بشيء بحجم كرة البيسبول ، أو ربما حتى جزيئات صغيرة ، سيء حتى للمركبات الفضائية في المجتمعات المتقدمة جدًا. على الأقل ، يجب على هذه المركبات & ldquolook للأمام & rdquo للأجسام الأكبر التي قد تصطدم بها ، وتبتعد عن الطريق عند اكتشافها. يجب أن يكون لها أيضًا طريقة لتحريك الأشياء الصغيرة العديدة بعيدًا عن الأذى وطريقة rsquos.

بمعنى آخر ، يجب أن تحتوي السفن الفضائية على مصابيح أمامية ، وربما أشعة قوية بما يكفي لتفكك أو إزاحة الأجسام الصغيرة قبل وصولها بوقت طويل. من الطبيعي أن تكون هذه في حاجة إلى موازاة شديدة. إن مطلب رؤية المستقبل بعيدًا قد يجعلهم نشيطين للغاية. يمكن للمراقب على طول خط مركبة المسار أن يرى دائمًا إشعاعًا أزرقًا شديد التحول (أي في الغالب غاما) ، لأننا سنرى فقط تلك الحزم من السفن التي تسافر مباشرة نحونا بسرعات نسبية. ولكن لماذا نرى & ldquoburst & rdquo 0.1 و ndash10 ثانية؟

الشكل 3: منطقة المجرة (يسار) والمجرة المضيفة (يمين) التي نشأت منها انفجار أشعة جاما GRB 9901231 (من المرجع 21

إذا كانت مركبة فضائية في مجرة ​​أخرى تسير في اتجاهنا بالضبط (بالطبع في وقت ما في الماضي) ، فربما يجب أن نرى & ldquo المصابيح الأمامية & rdquo لأكثر من بضع ثوانٍ. ومع ذلك ، توجد عدة تفسيرات لهذا ، وكلها يمكن أن تتعايش. قد يكون الانفجار مؤشرا على أن السفينة لديها أشعة منخفضة في معظم الوقت ، والتحول إلى شعاع عالي فقط لفترة كافية لتدمير الأشياء في مسارها. هذا من شأنه أن يفسر مدتها القصيرة والمتغيرة (الوقت المطلوب لتدمير الحطام المختلف متغير) ، وعدم التناسق في الوقت لبعض GRBs ، وبعضها له ذيل طويل (قد تكون حزم التدمير من السفن مزقدة ، على سبيل المثال ، مرئية الإشعاع متبوعًا بالموجات الدقيقة لزيادة الفعالية). ثانيًا ، اعتمادًا على الموازاة ، فإن الانحرافات الطفيفة للغاية في مسار السيارة ، أو انحراف شعاع المصباح عن طريق التغييرات في توزيع المادة في محيط السيارة سيكون كافياً لشرح المدة القصيرة لأشعة غاما النموذجية ldquoflash & rdquo. من الممكن أيضًا أن يتم طمس الأشياء الصغيرة بمجرد اكتشافها بواسطة وميض مركّز من السيارة. وبالتالي فإن التباين في مدة الومضات ومحتواها الطيفي وإجمالي تدفق الطاقة يُعزى بسهولة إلى الاختلافات في المحتوى الطيفي للمصدر ، وتقلبات الانتشار من النوع الذي ذكرناه للتو ، وموضع الأرض و rsquos في الحزمة أثناء مرورها.

اقتراح للاختبار

النظام الشمسي كبير بما يكفي لاختبار فكرة الموازاة القصوى للحزمة. لنفترض أن العرض الأولي للشعاع 100 متر بمتوسط ​​طول موجي 10-12 مترًا في منطقة جاما. باستخدام الصيغة المقاربة لانتشار شعاع غاوسي (Born and Wolf ، مبادئ البصريات) ، لدينا الانتشار الزاوي بالراديان ، المعطى بواسطة الراديان (1) بعد مليار سنة من السفر ، ستنتشر هذه الحزمة إلى حجم حوالي 106 كيلومترات ، أي حوالي 1٪ فقط من مسافة الأرض والشمس. إذا كانت GRBs عبارة عن بقايا من حزم التدمير ، فقد يكون عرضها عند الخصر الشعاعي أصغر 100 مرة ، مما يعطي عرضًا بعد مليار سنة بناءً على الطلب 1 AU. تجعل هذه الأرقام من المفيد التفكير في بناء كاميرا أشعة جاما تدور حول الشمس ، من أجل اكتشاف الاختلافات بين توقيعات الوصول على الأرض وعلى القمر الصناعي والتي قد تكشف عن عرض شعاع بترتيب بضعة وحدات AU أو أقل.

استنتاج

لقد أظهرنا أن GRBs يتم تفسيرها على أنها منتجات ثانوية للمصابيح الأمامية ذات الموازاة الضيقة وحزم الحماية للمركبات خارج كوكب الأرض في المجرات الأخرى ، حيث من المعروف أن الانفجارات تنشأ. سيكون لهذه الحزم انتشار حوالي 10 & ndash15 راديان. يتطلب هذا التفسير طاقة أقل في المصدر بعشرة إلى عشرين أمرًا من حيث الحجم مقارنة بالمصدر المفترض في الفيزياء الفلكية والمُصادفة مع انتشار الحزمة من 1 إلى 10 درجات. لم يرَ أحد انفجار GRB قادمًا من داخل مجرتنا. لا شك أن هناك كائنات فضائية تنتقل هنا أيضًا ، لكن الحزم ستكون ضيقة جدًا نظرًا لانخفاض مسافة الانتشار بمقدار ألف مرة أو أكبر ، ويمكن تصورها بأنها مدمرة.

ربما لم نكن أبدًا & ldquohit & rdquo بواسطة أحدهم. في الواقع ، قد تحظر قوانين tra_c أو المجاملة العامة توجيه مثل هذا الإشعاع المركز تجاه الكواكب المأهولة في مجرة ​​واحدة و rsquos ، ومع ذلك ، فإن المجرات الأخرى بعيدة جدًا بحيث لا داعي للقلق بشأنها ، مما يفسر سبب رؤيتنا للانفجارات من المجرات البعيدة فقط. تنشأ GRBs فقط داخل المجرات البعيدة على حد علمنا. يمكن تفسير ذلك بسهولة ، نظرًا لأن السفر خارج المجرة إما غير وارد (حتى بالنسبة للمجتمعات المتقدمة) بسبب المسافات الكبيرة التي ينطوي عليها الأمر ، أو أن الفضاء بين المجرات فارغ جدًا لدرجة أنه من الشائع ترك المصابيح الأمامية مطفأة عند السفر بين المجرات.

الشكل 4. المصابيح الأمامية. هذا المثال الخاص هو من أصل أرضي.

ملاحظة المحرر و rsquos: يتوافق هذا العمل مع الدليل الذي جمعه سكوت ساندفورد من وكالة ناسا بأن محركات الاحتراق الداخلي قد تكون شائعة في الفضاء بين النجوم. شاهد & ldquo إثبات أن الأجسام الطائرة المجهولة تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي ، & rdquo Scott A. Sandford، AIR 6: 2.

مراجع

1. & ldquoEmission Processes in Gamma-Ray Bursts، & rdquo G. Ghisellini، Memorie della Societa Astronomica Italiana، vol. 71 ، 2000 ، ص. 971.

2. & ldquo ، منشئو انفجارات أشعة جاما ، و rdquo S.R. كولكارني ، إي.بيرجر ، شبيبة. بلوم ، FA Harrison ، S.G. Djorgovski ، D.A. فريل ، دي فوكس ، تي جيه. جالاما ، ب. Price، D. Reichart، R. Sari، and S. Yost، Progress of Theoretical Physics Supplement، 2001، p. 1.

3. ldquo رشقات أشعة جاما: الشفق اللاحق والمحركات المركزية ، & rdquo K. Cheng and T. Lu ، المجلة الصينية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، المجلد. 1 ، 2001 ، ص. 1.

4. & ldquo انفجار أشعة جاما: مصادر Ligo / Virgo لإشعاع الجاذبية ، & rdquo M.H.P.M. فان بوتن ، تقارير الفيزياء ، المجلد. 345 ، 2001 ، ص. 1.

5. & ldquoGamma-Ray Bursts: Old and New، & rdquo J. Greiner، Memorie della Societa Astronomica Italiana، vol. 70 ، 1999 ، ص. 891.

6. & ldquo نموذج Collapsar لانفجارات أشعة جاما ، & rdquo A.I. ماكفادين ، وقائع مؤتمر AIP ، 2001 ، ص. 313.

7. ldquo و الشفق اللاحق لانفجارات أشعة جاما ، و rdquo S.R. كولكارني ، إي.بيرجر ، شبيبة. بلوم ، إف تشافي ، أ.ديركس ، S.G. Djorgovski ، D.A. فريل ، تي جيه. Galama، R.W. Goodrich، FA Harrison، R. Sari، and S.A Yost، AIP Conference Proceedings، 2001، p. 240.

8. & ldquo انفجار أشعة جاما: الشفق اللاحق ، والأشعة الكونية عالية الطاقة ، والنيوترينوات ، & rdquo E. Waxman، Astrophysical Journal Supplement Series، vol. 127 ، 2000 ، ص. 519.

9. & ldquoTesting نموذج موجة انفجار أشعة جاما: تمهيدي ، & rdquo A. Crider و E.P. ليانغ ، سلسلة ملحق مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد. 127 ، 2000 ، ص. 283.

10. & ldquo تداعيات الاكتشافات الرصدية الحديثة على طبيعة وأصل انفجارات أشعة جاما ، & rdquo D.Q. الحمل ، تقارير الفيزياء ، المجلدات. 333-4 ، 2000 ، ص. 505.

11. ldquo و الشفق اللاحق لانفجارات أشعة جاما ، و rdquo S.R. كولكارني ، إي.بيرجر ، شبيبة. بلوم ، إف تشافي ، أ.ديركس ، S.G. Djorgovski ، D.A. فريل ، تي جيه. Galama، R.W. Goodrich، FA Harrison، R. Sari، and S.A Yost، AIP Conference Proceedings، 2000، p. 191.

12. & ldquo أشعة كونية عالية الطاقة والنيوترينوات من الكرات النارية الكونية لأشعة غاما ، & rdquo E. Waxman، Physica Scripta Volume T، vol. T85 ، 2000 ، ص. 117.

13. & ldquoHypernovae ، Collapsars ، وانفجارات أشعة جاما ، & rdquo D.H. Hartmann and A.I. MacFadyen ، الفيزياء النووية B ، Proceedings Supplements ، المجلد. 80 ، 2000 ، ص. 135.

14. & ldquo رشقات أشعة جاما: وجهات نظر وآفاق ، & rdquo R.A.M.J. Wijers، Astronomical Society of the Pacific Conference Series، vol. 190 ، 1999 ، ص. 297.

15. & ldquo Spectral Aspects of the Evolution of Gamma-Ray Bursts، & rdquo F. Ryde، Astronomical Society of the Pacific Conference Series، vol. 190 ، 1999 ، ص. 103.

16. & ldquo The Observational Basis for Central Engines in Gamma-Ray Bursts، & rdquo E.E. Fenimore and E. Ramirez-Ruiz، Astronomical Society of the Pacific Conference Series، vol. 190 ، 1999 ، ص. 67.

17. &ldquoSolved and Unsolved Mysteries in Cosmic Gamma-Ray Bursts,&rdquo K. Hurley, Astronomische Nachrichten, vol. 320, 1999, p. 269.

18. &ldquoNeutrino Induced Waves in Degenerate Electron Plasmas: A Mechanism in Supernovae or Gamma Ray Bursts?&rdquo J.M. Laming, New Astronomy, vol. 4, 1999, p. 389.

19. &ldquoPresent and Future Gamma-Ray Burst Experiments,&rdquo K. Hurley, Astronomy Astrophysics Supplement Series, vol. 138, 1999, p. 553.

20. &ldquoX-Ray Afterglow of Gamma-Ray Bursts with Bepposax,&rdquo E. Costa, Astronomy Astrophysics Supplement Series, vol. 138, 1999, p. 425.

21. &ldquoThe Host Galaxy of GRB 990123,&rdquo J.S. Bloom, S.C. Odewahn, S.G. Djorgovski, S.R. Kulkarni, F.A. Harrison, C. Koresko, G. Neugebauer, L. Armus, D.A. Frail, R.R. Gal, R. Sari, G. Squires, G. Illingworth, D. Kelson, F.H. Cha_ee, R. Goodrich, M. Feroci, E. Costa, L. Piro, F. Frontera, S. Mao, C. Akerlof, and T.A. Mckay, Astrophysical Journal, Letters, vol. 518, 1999, p. L1.

This article is republished with permission from the November-December 2002 issue of the Annals of Improbable Research. You can download or purchase back issues of the magazine, or subscribe to receive future issues. Or get a subscription for someone as a gift! Visit their website for more research that makes people LAUGH and then THINK.


How are Gamma Ray Bursts detected?

Specialized detectors and telescopes onboard satellites use various methods to locate GRBs, and then pass that information onto other systems onboard the satellite or back to Earth.

The first Gamma Ray Burst was detected in 1967, when a satellite that was designed to monitor nuclear activity detected non-nuclear gamma ray emissions. However, it wasn’t until 1969 when two scientists named Ray Klebesadel and Roy Olsen were looking over data from the mission that the 1967 event was found and speculated to be of cosmic origin. In 1972, along with a third scientist named Ian Strong and using additional information from other satellites, the scientists were able to definitively say that the activity had cosmic origins.

With this new discovery NASA was able to focus in on these events, and eventually they launched a mission designed primarily to learn more about them.

The Swift Gamma-Ray Burst Mission

A satellite was launched in 2004 for the Swift Gamma-Ray Burst mission, and its primary function is the detection of GRBs and sending that data back to Earth. Onboard the satellite are specialized instruments with detectors, each with its own unique function that allow the satellite to accomplish this mission. The following information regarding the Swift Telescope is provided by NASA.

The main instrument, called the Burst Alert Telescope or BAT, has a detector that is made of Cadmium, Zinc, and Tellurium. Its primary function is detecting bursts rapidly and calculating their position, and then sending that information back to the spacecraft and back to instruments on Earth. It detects energies from 15keV all the way up to 500keV, covering the hard X-ray portion of the Electromagnetic Spectrum and a significant portion of the Gamma ray portion.

Current technology detects one GRB a day on average. Interestingly, the bursts are distributed evenly throughout the universe from Earth’s perspective. GRBs are difficult to determine in distance and source. They can occur close by in our own galaxy on rare occurrences. They occur at many distances, some billion of light years away therefore explosions whose light has reached our sight from an age long ago. Gamma Ray Burst (GRB 090429B) detected in 2009, is currently the most distant object identified in the universe. It is estimated to have originated from approximately 13 billion light years away nearly the age of the universe! These distant GRBs are a glimpse back in time and far away.


Origin of photons in mysterious gamma-ray bursts

Scientists from the RIKEN Cluster for Pioneering Research and collaborators have used simulations to show that the photons emitted by long gamma-ray bursts -- one of the most energetic events to take place in the universe -- originate in the photosphere -- the visible portion of the "relativistic jet" that is emitted by exploding stars.

Gamma-ray bursts are the most powerful electromagnetic phenomenon observed in the universe, releasing as much energy in just a second or so as the sun will release over its entire lifetime. Though they were discovered in 1967, the mechanism behind this enormous release of energy long remained mysterious. Decades of studies finally revealed that long bursts -- one of the types of bursts -- originate from relativistic jets of matter ejected during the death of massive stars. However, exactly how the gamma-rays are produced from the jets is still veiled in mystery today.

The current research, published in اتصالات الطبيعة, began from a discovery called the Yonetoku relation, which was originally made by one of the authors of the paper. This relation between the spectral peak energy and peak luminosity of GRBs is the tightest correlation found so far in the properties of GRB emission. It thus provides the best diagnostic so far for explaining the emission mechanism, and the strictest test for any model of gamma-ray bursts. Incidentally, the relationship also meant that long gamma-ray bursts could be used as a "standard candle" for measuring distance, allowing us to peer further into the past than type 1A supernovae, which are commonly used today but are much dimmer than the bursts. This would make it possible to gain insights into the history of the universe, and could give us insights into mysteries such as dark matter and dark energy.

Using computer simulations performed on several supercomputers, including Aterui of the National Astronomical Observatory of Japan, Hokusai of RIKEN, and Cray xc40 of the Yukawa Institute for Theoretical Physics, the group focused on the so-called "photospheric emission" model, one of the leading models for the emission mechanism of GRBs. This model postulates that the photons visible on earth are emitted from the photosphere of the relativistic jet. As the jet expands, it becomes easier for photons to escape from within it, since there are fewer objects available to scatter the light. Thus, the "critical density" -- the place where it becomes possible for the photons to escape -- moves downward through the jet, to material that was originally at higher and higher densities.

To test the validity of the model, the team set out to test it in a way that took into account the global dynamics of relativistic jets and radiation transfer. By using a combination of three-dimensional relativistic hydrodynamical simulations and radiation transfer calculations to evaluate photospheric emissions from a relativistic jet breaking out of massive star envelope, they were able to determine that at least in the case of long GRBs -- the type associated with such collapsing massive stars -- the model worked. Their simulations revealed that the Yonetoku relation could be reproduced as a natural consequence of the jet-stellar interactions. "To us," says Hirotaka Ito of the Cluster for Pioneering Research, "this strongly suggests that photospheric emission is the emission mechanism of GRBs."

He continues, "While we have elucidated the origin of the photons, there are still mysteries concerning how the relativistic jets themselves are generated by the collapsing stars. Our calculations should provide valuable insights for looking into the fundamental mechanism behind the generation of these tremendously powerful events."


شاهد الفيديو: Death From Space Gamma-Ray Bursts Explained (أغسطس 2022).