Clear Sky Science · ar
خطوط تحلل 56Ni النسبية في GRB 221009A
ومضة كونية كسرت الأرقام القياسية
في أكتوبر 2022، شهدت التلسكوبات حول الأرض ألمع انفجار أشعة غاما رُصد على الإطلاق، ومضة من الضوء عالي الطاقة من نجم يحتضر بعيد تُسمى GRB 221009A. كان الحدث شديدًا إلى درجة أنه أغرق مؤقتًا عدة مراصد فضائية. تشرح الدراسة الجديدة كيف يكشف نمط خافت ولكنه دال مخفي في هذا الوَهَج، ولأول مرة، عن رماد نجمي مشع يُقذف بسرعة تقارب سرعة الضوء، رابطًا الانفجار مباشرة بانفجار نجمي قوي.
من نجم ضخم إلى منارة كونية
يُعتقد أن انفجارات أشعة غاما الطويلة تشير إلى موت نجوم ضخمة جدًا تنهار نواتها إلى ثقوب سوداء أو نجوم نيوترونية. في كثير من الحالات، تُشغّل هذه الانهيارات أيضًا مستعرًا أعظمًا من النوع Ic واسع الخطوط، وهو انفجار ساطع يفتقر إلى الهيدروجين والهيليوم ويظهر حطامًا يتحرك بسرعة كبيرة. تتنبأ النظريات بأن مثل هذه التفجّرات تُصنع كميات كبيرة من العنصر المشع النيكل-56، الذي يؤدي تحلله لاحقًا إلى إضاءة المستعر الأعظم في الطيف المرئي وتحت الأحمر. بالنسبة لـ GRB 221009A، كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالفعل عن مستعر أعظم يحتوي على كمية نمطية من النيكل-56 في حطامه الأبطأ حركة، مما يؤكد هذه الصورة العامة.
خطوط مخفية في أعظم وميض
خلال المئات القليلة من الثواني الأولى بعد الانفجار، التقطت مستشعرات على متن مهمتي فيرمي وGECAM الفضائيتين نتوءًا ضيقًا في طيف غاما عند طاقات بعشرات الملايين من إلكترون فولط. انزلقت هذه الميزة بثبات في الطاقة من حوالي 37 مليون إلى 6 ملايين إلكترون فولط بينما تلاشت شدتها بشكل سلس. يظهر المؤلفون أن مثل هذا الخط المتحرك ينسجم طبيعيًا إذا كان ناتجًا عن فوتون غاما من تحلل النيكل-56 المعروف عند 158 ألف إلكترون فولط تم تعزيزه بدوبلر بسبب السرعة القصوى للمادة في النفاث. مع تباطؤ النفاث وتغيير هندسيته، يقل التعزيز الدوبلري، فتنخفض طاقة الخط الملاحظ مع الزمن.
النيكل المشع على متن النفاث
في السيناريو الذي استُكشف هنا، يُصنع النيكل-56 في القرص الحار والكثيف من المادة التي تدور نحو الثقب الأسود الوليد ثم يختلط في النفاث الذي يخترق النجم المحتضر. تنطلق كتل من النيكل بسرعة نسبية وتتحلل، مطلقة فوتونات غاما. يُنمذج الفريق كمية النيكل المطلوبة، وكيف يبطئ النفاث، وكيف يتغير توجيه الضوء نحو الأرض. يجدون أن سطوع الخط الملاحظ وتطوره الزمني يمكن مطابقته بزاوية فتح نفاث معقولة، وكتلة إجمالية للنفاث، وطاقة متسقة مع دراسات أخرى لهذا الانفجار الاستثنائي. كما تفحص التحليل ما إذا كانت النوى ستُدمر بالاصطدامات أو الإشعاع الكثيف ويخلص إلى أن النيكل يمكن أن يبقى لفترة كافية ليصدر أشعة الغاما الملاحظة.
تلميح ثانٍ وما قد يعنيه
بجانب الخط الرئيسي، يكشف الباحثون عن فائض أضعف في الانبعاث بالقرب من 24 مليون إلكترون فولط خلال فترة قصيرة مدتها عشر ثوانٍ. طاقته قريبة مما يُتوقع من خط تحلل آخر للنيكل-56 عند 270 ألف إلكترون فولط، معززًا أيضًا بحركة النفاث. تُظهر الاختبارات الإحصائية أن تضمين هذا الخط الثاني يحسن الملاءمة للبيانات ويجعلها أكثر احتمالًا بحوالي عشرة أضعاف من نموذج الخط المنفرد، رغم أن الدليل لا يزال معتدلاً. تشرح الدراسة أيضًا لماذا لا تُرى خطوط تحلل ذات طاقة أعلى: ستكون مُمتصة بشدة بتداخلات مع حقل الأشعة السينية وغاما الكثيف للانفجار نفسه أو تقع خارج نطاق الطاقة الذي تكون فيه الأجهزة أكثر حساسية.
لماذا تهم هذه الدلائل
بربط بصمة مشعة محددة بالوميض الفوري لانفجار أشعة غاما، تقدّم هذه الدراسة دليلاً طيفيًا مباشرًا على أن الانفجار نفسه يطلق نفاثًا فائق السرعة ويصنع عناصر ثقيلة في الوقت عينه. النيكل-56 المرصود في النفاث متميز ولكنه مكمّل للنيكل الذي يغذي توهّج المستعر الأعظم اللاحق، فمعًا يتتبعان كيف يتوزع المادة من المحرك المركزي المضغوط إلى الحطام المتوسع. على الرغم من أن بعض التفاصيل، مثل كمية النيكل في النفاث والبنية الدقيقة للنفاث، تظل غير مؤكدة وتعتمد على بيانات مستقبلية عالية الجودة، تفتح الدراسة طريقة جديدة لاستقصاء كيف تشكّل نهايات النجوم المتطرفة التركيب الكيميائي والنشاط عالي الطاقة في الكون.
الاستشهاد: Moradi, R., Yorgancioglu, E.S., Xiong, SL. et al. Relativistic 56Ni decay lines in GRB 221009A. Commun Phys 9, 172 (2026). https://doi.org/10.1038/s42005-026-02593-9
الكلمات المفتاحية: انفجار أشعة غاما, مستعر أعظم, النيكل 56, نفاث نسبي, فلك الطاقات العالية