پرتوهای گاما ۰.۴ ثانیه بعد از کشف امواج گرانشی

0 0 0 0

توسط آزاده کیوانی , 22 فوریه 2016

آشکارساز ^(۱)GBM که بر روی تلسکوپ فضایی Fermi قرار دارد، ۰.۴ ثانیه بعد از رصد اولین امواج گرانشی در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ که به آن رخداد GW150914 می‌گویند، امواج الکترومغناطیسی به شکل پرتوهای گاما رصد کرده است. علاوه بر نزدیکی زمانی این دو رخداد (ثبت امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی)، موقعیت پرتوهای گاما در نقشه‌ی آسمان نیز با موقعیت امواج گرانشی رصدشده، مطابقت دارد (شکل ۱). بر طبق داده‌های Fermi GBM، پرتوهای گامای آشکارشده مربوط به یک انفجار پرتو گاما^(۲) است. اما بر طبق مدل‌های نظری موجود، انفجارهای پرتو گاما عموما از دوتایی‌هایی که شامل حداقل یک ستاره‌ی نوترونی باشند، ناشی می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند دوتایی‌های ستاره‌ی نوترونی یا دوتایی شامل یک ستاره‌ی نوترونی و یک سیاهچاله‌ با اسپین اولیه‌ی بسیار زیاد باشند. این در حالی است که رصدخانه‌ی LIGO اعلام کرده که اولین امواج گرانشی رصدشده ناشی از یک سیستم دوتایی سیاهچاله‌ای بوده‌اند. اکنون سؤال مهم این است که آیا پرتوهای گامایی که بلافاصله بعد از امواج گرانشی از مکانی تقریبا یکسان در آسمان به زمین رسیده‌اند، مربوط به یک پدیده‌اند یا خیر.

شکل ۱. سمت چپ بالا: نقشه‌ی آسمان که تمرکز امواج گرانشی آشکارشده در رصدخانه‌ی LIGO را نشان می‌دهد. سمت راست بالا: محل انفجار پرتو گامای رصدشده توسط Fermi GBM را در نقشه‌ی آسمان نشان می‌دهد. سمت چپ پایین: ترکیب دو نقشه‌ی بالا را نشان می‌دهد. سمت راست پایین: ترکیب دو نقشه‌ی بالا وقتی بخش‌هایی از آسمان که از دید تلسکوپ فرمی پوشیده بوده، حذف شده است. این حذف، باعث می‌شود که محدوده‌ی ناحیه‌ی مربوط به امواج گرانشی از ۶۰۱ به ۱۹۹ درجه‌ی مربع کاهش پیدا کند.

تاکنون برداشت ما از سیستم دوتایی سیاهچاله‌ها این بوده است که برای مدتی به دور هم می‌گردند و گرانش بالای آن‌ها باعث می‌شود که اطرافشان از ماده خالی شود. در نتیجه پس از ادغام با یکدیگر به سیستمی منزوی در فضا تبدیل می‌شوند. اما اگر انفجار پرتو گامای رصدشده قرار است از سیستم دوتایی سیاهچاله‌ها نشأت گرفته باشد، باید ماده‌ی بیشتری در اطراف سیاهچاله‌های این سیستم دوتایی وجود داشته باشد. در مقاله‌ای جدید که بعد از این رخداد نوشته شده است، نظریه‌ای مطرح شده است که بر طبق آن، دو سیاهچاله‌ی حاضر در سیستم دوتایی از یک ستاره‌ی بسیار پرجرم اولیه به وجود آمده‌اند. برطبق این نظریه، اگر یک ستاره‌ی بسیار پرجرم (چندصد برابر جرم خورشید) با سرعت بسیار زیادی به دور خود بچرخد، این ستاره به دو هسته‌ی رمبشی به شکل یک دمبل در خواهد آمد که در پایان به دو سیاهچاله تبدیل خواهد شد. در این سناریو، دو سیاهچاله دیگر منزوی نخواهند بود و بقایای ستاره‌ی اولیه، حول آن‌ها به گردش درخواهد آمد. با این حساب وقتی دو سیاهچاله با هم ادغام شوند، قرص برافزایشی در اطرافشان به وجود می‌آید که می‌تواند جتی از مواد پر انرژی به فضا پرتاب کند. برطبق این نظریه، تفاوت زمانی ۰.۴ ثانیه می‌تواند مربوط باشد به زمانی که جت پرتو گاما از طول ستاره گذر کند. هرچند این نظریه به نظر معقول می‌آید، مشکلاتی نیز دارد، از جمله آن‌که شدت انفجار پرتو گامای مشاهده‌شده، کم‌تر از مقدار محاسبه‌شده طبق این نظریه است. بحث‌های بیشتر و جزییات این مقاله را می‌توانید این‌جا بخوانید.

هرچند وقوع دو رخداد امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی در بازه‌ی زمانی کوتاه و از منشأ یکسان بسیار پدیده‌ی شگفت‌انگیز و جالبی است، اما با توجه به داده‌های موجود نمی‌توان به قطعیت گفت که پرتوی گامای رصدشده توسط GBM همتای الکترومغناطیسی امواج گرانشی GW150914 باشد. متاسفانه فضاپیمای اروپایی Intergral در داده‌های خود این انفجار پرتو گاما را رصد نکرده است و درنتیجه صحت این رخداد توسط تلسکوپ پرتو گامای دیگری تایید نشده است.