انفجار تاريخي لأشعة غاما تم اكتشافه في قلب مجرة ​​قديمة

لأول مرة ، لاحظ فريق دولي من علماء الفلك انفجارًا طويلًا لأشعة غاما بالقرب من مركز مجرة ​​قديمة. هذا خاص لأن هذه الأنواع من انفجارات أشعة جاما تحدث عادة عندما تنهار النجوم الضخمة أو عندما تدور النجوم النيوترونية لفترة طويلة ، ولا توجد مثل هذه النجوم في مركز المجرات القديمة. نشر الفريق ، بقيادة أندرو ليفان (جامعة رادبود) ، النتائج التي توصلوا إليها في علم الفلك الطبيعي.

كان الإجماع العام هو أن انفجارات أشعة جاما الطويلة التي لا تقل عن بضع ثوانٍ لا يمكن أن تحدث إلا عندما ينهار نجم ثقيل جدًا ويتحول إلى مستعر أعظم في نهاية عمره. في عام 2022 ، تم اكتشاف محفز ثانٍ محتمل لانفجارات طويلة من أشعة غاما عندما تحول نجمان كبيران ، اللذان دارا باتجاه بعضهما البعض طوال حياتهما ، إلى نجوم نيوترونية في النهاية واصطدمت في كيلونوفا واحد. ومع ذلك ، في عام 2023 ، يبدو أن انفجارات أشعة جاما الطويلة يمكن أن تحدث بطريقة ثالثة.

يقول الباحث الرئيسي أندرو ليفان Andrew Levan (جامعة رادبود): “تشير بياناتنا إلى أن هذه هي حالة اندماج نجمين نيوترونيين منفصلين. لذلك لم تكن النجوم النيوترونية التي كانت معًا طوال حياتها”. نشك في أن النجوم النيوترونية قد تم تجميعها معًا عن طريق الجاذبية من العديد من النجوم المحيطة في وسط المجرة “.

درس فريق الباحثين آثار انفجار أشعة جاما الذي رصده مرصد نيل جيريلز سويفت في 19 أكتوبر 2019. وقد فعلوا ذلك باستخدام تلسكوب الجوزاء الجنوبي في تشيلي ، والتلسكوب البصري الشمالي في جزيرة الكناري في لا بالما ، و ال[{” attribute=””>Hubble Space Telescope.

Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.

The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.

A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”

The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.

For more on this discovery:

Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8