פוטונים ממפרצי קרני גאמה מצביעים

התפרצויות קרני גמא הן כמה מהאירועים האנרגטיים ביותר ביקום כולו, ובכל זאת עד כה, המנגנון ליציאות אלה נותר משהו של תעלומה.

הרושם של האמן ממטוס רלטיביסטי שובר את כוכבנו המסיבי. לוח התקריב מראה כיצד הרחבת סילון פרץ קרני הגמא מאפשרת לקרני גמא (המיוצגות על ידי נקודות לבנות) לברוח. הנקודות הכחולות והצהובות מייצגות פרוטון ואלקטרונים בתוך המטוס, בהתאמה. (NAOJ).

מדענים מאשכול RIKEN למחקר חלוצי ומשתפי פעולה עשו שימוש בסימולציות כדי להראות שהפוטונים שנפלטו מהתפרצויות קרני גאמא ארוכות - אחד האירועים האנרגטיים ביותר שמתרחשים ביקום - מקורם בפוטוספרה - החלק הנראה לעין של " סילון רלטיביסטי "הנפלט על ידי כוכבים מתפוצצים.

המחשה המציגה את הסוג הנפוץ ביותר של פרץ קרני גאמה שנחשבה להתרחש כאשר כוכב מסיבי מתמוטט, יוצר חור שחור ומפוצץ סילוני חלקיקים כלפי חוץ כמעט במהירות האור. (נאס

התפרצויות קרני גמא הן התופעה האלקטרומגנטית החזקה ביותר שנצפה ביקום, ומשחררת אנרגיה רבה תוך שנייה בערך כפי שהשמש תשחרר לאורך כל חייה. אף על פי שהם התגלו בשנת 1967, המנגנון שמאחורי שחרור אנרגיה אדיר זה נותר מסתורי. עשרות שנים של מחקרים גילו לבסוף כי התפרצויות ארוכות - אחד מסוגי ההתפרצויות - מקורן במטוסי חומר רלטיביסטיים שנפלטו במהלך מותם של כוכבים מאסיביים. עם זאת, בדיוק כיצד מייצרים קרני הגמא מהמטוסים עדיין נטוי במסתורין כיום.

המחקר הנוכחי, שפורסם ב- Nature Communications, החל מגילוי שנקרא הקשר Yonetoku - הקשר בין אנרגיית השיא הספקטרלית לבין תאורת השיא של ה- GRB הוא המתאם הכי הדוק שנמצא עד כה בתכונות של פליטת GRB - שנעשה על ידי אחד מחבריו. . בכך היא מספקת את האבחנה הטובה ביותר עד כה להסברת מנגנון הפליטה, והבדיקה המחמירה ביותר לכל דגם של התפרצויות קרני גאמא.

אגב, מערכת היחסים פירושה גם שפרצי קרני גאמא ארוכות יכולות לשמש כ"נר סטנדרטי "למדידת מרחק, מה שמאפשר לנו להציץ הלאה לעבר מאשר סופרנובות מסוג 1A - המשמשות בדרך כלל, למרות שהן הרבה יותר עמומות מהפרצים. זה יאפשר לקבל תובנות הן על תולדות היקום והן על תעלומות כמו חומר אפל ואנרגיה אפלה.

לרגע אחד, סופרנובה מסוג 1a מתעלה על גלקסיה שלמה. זוהר זה הופך אותם ל

הקבוצה השתמשה בסימולציות ממוחשבות שבוצעו בכמה מחשבי-על, כולל אטריוי מהמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, הוקוסאי מ- RIKEN ו- Cray xc40 ממכון יוקאווה לפיזיקה תיאורטית, הקבוצה התמקדה במודל שנקרא "פליטה פוטו-ספרית" - אחד דגמים מובילים למנגנון הפליטה של ​​GRBs.

מודל זה מניח כי הפוטונים הנראים על פני כדור הארץ נפלטים מהפוטוספרה של המטוס הרלטיביסטי. ככל שהסילון מתרחב, קל יותר לפוטונים לברוח מתוכו, מכיוון שיש פחות חפצים העומדים לפיזור האור. לפיכך, "הצפיפות הקריטית" - המקום בו מתאפשר הפוטונים לברוח - עוברת כלפי מטה דרך הסילון, לחומר שהיה במקור בצפיפות גבוהה וגבוהה יותר.

כדי לבחון את תקפותו של הדגם, הצוות התכוון לבדוק אותו באופן שלקח בחשבון את הדינמיקה העולמית של מטוסים רלטיביסטיים והעברת קרינה. על ידי שימוש בשילוב של הדמיות תלת מימדיות רלוונטיות הידרודינאמיות וחישובי העברת קרינה כדי להעריך פליטות פוטו-ספריות ממטוס רלטיביסטי שפורץ ממעטפת כוכבים מסיבית, הם הצליחו לקבוע שלפחות במקרה של GRBs ארוך - הסוג הקשור לכזה. התמוטטות כוכבים מאסיביים - הדגם עבד.

ההשוואה בין תוצאות Ito לבין הקשר שנצפה ביונטוקו (Ito)

ההדמיות שלהם חשפו גם כי ניתן לשחזר את הקשר Yonetoku כתוצאה טבעית מהאינטראקציות הסילוניות-כוכביות.

Hirotaka Ito מהאשכול למחקר חלוצי, אומר; "זה מרמז מאוד כי פליטה פוטוספרית היא מנגנון הפליטה של ​​GRBs."

הוא ממשיך: "בעוד שבררנו את מקורם של הפוטונים, עדיין ישנם תעלומות הנוגעות לאופן בו נוצרות המטוסים הרלטיביסטיים על ידי הכוכבים המתמוטטים.

"החישובים שלנו צריכים לספק תובנות יקרות ערך לבחינת המנגנון הבסיסי שמאחורי הדור של אירועים עוצמתיים אדירים אלה."

מקורות

מחקר מקורי: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

פורסם גם בכלי התקשורת של סיסקו