الفلك

كيف نعرف أن حدث ما هو انفجار أشعة جاما؟

كيف نعرف أن حدث ما هو انفجار أشعة جاما؟


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.

كيف نعرف أن حدثًا ما هو انفجار أشعة جاما (GRB)؟

هناك نوعان من الثرثرة ، انفجار طويل وانفجار طلقة ، ناتج عن انفجار انفجارات سوبر نوفا واندماج نجمين نيوترونيين ، على التوالي. ومع ذلك ، فإن GRB واحدًا على الأقل ، J1644 ، هو حدث اضطراب في المد والجزر. هل هناك أي جر بي آخر لم ينتج عن مستعر أعظم أو اندماج نجمين نيوترونيين؟

متى يمكننا أن نقول أن انفجار سوبرنوفا هو جر بي بعد الملاحظات؟ كيف نعرف أن حدثًا ما هو grb خاصة عندما فاتنا انفجاره؟

هل يمكننا أن نقول أن الشفق اللاحق ناتج عن grb؟

من فضلك أعطني بعض الأوراق المرجعية لأنني شخص عادي في هذا المجال.


نعم ، على المسار الصحيح حيث يمكن للطاقة المنتجة في سوبرنوفا أن تشير إلى ما إذا كان من نوع LGRB أو SGRB.

تنبع الأدوات الإرشادية من منحنيات الضوء للبقايا ، ويمكن إرجاع كل من سطوع الشفق اللاحق ومنطقة الانفجار إلى المدة التي استمر فيها الحدث. عادةً ما ترتبط بقايا أشعة جاما الكبيرة بمناطق تشكل النجوم السريع وهي بقايا أكثر سطوعًا ، حيث ترتبط أشعة جاما القصيرة عادةً بمناطق قليلة أو معدومة لتكوين النجوم وتكون بقايا أقل سطوعًا.

إنه ليس علمًا دقيقًا ، حيث ثبت أن استنساخ التأثيرات وتكرار النتائج أمر صعب للغاية ، ولكن استخدام مخططات التوزيع يمكن أن يفصل الاختلافات بشكل نهائي ويوفر نموذجًا نظريًا للعمل عليه.

يمكن العثور على بعض المعلومات الثانوية في ويكيبيديا ، ولكن يمكن العثور على مزيد من القراءة وعرض أكثر عمقًا في مكتبة جامعة كورنيل. إنه نوع من القراءة ويحاول شرح الفيزياء الكامنة وراء الانبعاث من خلال الرياضيات ، ولست متأكدًا تمامًا مما إذا كان سيوفر الإجابة التي تبحث عنها.


ما هي انفجارات أشعة جاما؟

مفهوم الفنان & # 8217s لانفجار أشعة جاما يركز طاقة النجم المتفجر على طول نفاثتين قطبيتين. نرى هذه الانفجارات عندما تكون إحدى النفاثات متجهة نحو الأرض. الصورة عبر NASA / Swift / Mary Pat Hrybyk-Keith / John Jones / Wikipedia.

إذا تمكنت عيناك من اكتشاف أشعة جاما ، فسترى اندفاعات لامعة من الضوء في السماء مرة واحدة يوميًا. ستكون الومضات رائعة جدًا ، وستتفوق على كل شيء للحظات ، بما في ذلك الشمس. هؤلاء انفجارات أشعة جاما (GRBs) هي أقوى الأحداث الفردية في الكون. كانوا يعتقدون أنهم رسائل من بداية الزمن عندما انهارت بعنف أضخم النجوم الموجودة في الوجود.

تم اكتشاف GRBs عن طريق الصدفة أثناء البحث عن نوع مختلف تمامًا من الانفجار الكهرومغناطيسي. في أوائل السبعينيات ، قامت الأقمار الصناعية العسكرية بمراقبة كوكبنا بحثًا عن انتهاكات لاتفاقية حظر التجارب النووية. ستظهر التجارب النووية المارقة مع ظهور وميض أشعة جاما من الأرض. بينما تم الكشف عن الومضات إلا أنها لم تنشأ على الأرض!

تم تسجيل المئات من الدفقات على مدى عقود لكن طبيعتها ظلت لغزا. نظرًا لصعوبة تركيز أشعة جاما ، كان من المستحيل تحديد مواقعها في السماء. كما أن طبيعتها سريعة الزوال جعلتها صعبة التحقيق. بحلول الوقت الذي يمكن فيه توجيه التلسكوب في اتجاه الفلاش ، كان الأوان قد فات.

تكهن بعض الباحثين بأنها قد تكون من تصميم حضارات متقدمة!

من عام 1991 إلى عام 2000 ، اكتشفت تجربة المصدر العابر والانفجار (BATSE) على متن مرصد كومبتون لأشعة جاما أكثر من 2700 انفجار لأشعة جاما. تُظهر هذه الخريطة مواقع كل هؤلاء في السماء. حقيقة أنها ليست محصورة في مستوى مجرتنا تخبر علماء الفلك أن GRBs يجب أن تكون خارج المجرة بطبيعتها. تميز الألوان سطوع الرشقات. الائتمان: ناسا

مع ظهور التلسكوبات الأكثر تقدمًا ، بدأت GRBs في الكشف عن المزيد عن نفسها في التسعينيات. كانوا بالتأكيد ليسوا محليين. شوهدت GRBs في مجرة ​​درب التبانة في الغالب في المستوى الرقيق لمجرتنا ووجد مرصد كومبتون للأشعة السينية # 8212 أنها أتت من جميع أنحاء السماء. أدرك علماء الفلك أنهم يجب أن يكونوا خارج المجرات. أدت التلسكوبات الأفضل التي حددت بسرعة الموقع الدقيق لـ GRB إلى الكشف عن الشفق الخافت في جميع أنحاء الطيف الكهرومغناطيسي. في كل حالة ، جاءت GRB من نفس اتجاه مجرة ​​بعيدة جدًا. تميل هذه المجرات إلى أن تكون مشاتل نجمية شابة نشطة & # 8211 المكان المثالي لبناء نجوم ضخمة جدًا.

كشف ضوء الشفق أكثر من ذلك بكثير. من خلال قياس مقدار انزياح الضوء نحو الأحمر بسبب تمدد الكون ، يمكن لعلماء الفلك تقدير مسافاتهم. وهم بالتأكيد ليسوا محليين. كان الضوء من GRBs يسافر لأكثر من نصف عمر الكون & # 8212 ، كانت من بين أكثر الأشياء بعدًا على الإطلاق. ولكن لكي تكون بعيدًا جدًا ولا تزال ألمع شيء في السماء يعني أن كمية لا يمكن تصورها من الطاقة يجب أن تنتج هذه الومضات.

في الواقع ، كانت كمية الطاقة اللازمة تعادل تحويل كل الكتلة الموجودة في الشمس إلى إشعاع نقي في غضون ثوانٍ. ولا يستطيع حتى مستعر أعظم أن يفعل ذلك. ستحتاج إلى شيء أكثر قوة & # 8212a هايبرنوفا!

يمكن لنجم محتضر ضخم بشكل غير عادي أن يكسر قلبه في ثقب أسود دون أن يتسبب في انفجار مستعر أعظم. مع الإزالة المفاجئة للنواة النجمية ، تنهار الطبقات العليا من النجم لملء التجويف. إذا كان النجم يدور بسرعة ، فإن المادة المتساقطة تتسرب إلى نوبة جنون دوامة. يتشكل قرص عميق داخل النجم. في الدوامة التي تلت ذلك ، تتورط البلازما شديدة السخونة بمجالات مغناطيسية شديدة الالتواء. مثل المدفع الكهرومغناطيسي ، تنفجر نفاثات الغاز عبر أقطاب النجم وتندفع في الفضاء. يجبر النفق عبر النجم تيارات البلازما على تكوين أقماع ضيقة ، مع التركيز بشدة على طاقة الانهيار.

إذا كانت إحدى هذه النفاثات موجهة نحو الأرض ، فإننا نراها على أنها وميض لامع من ضوء أشعة جاما يتلاشى بعد بضع ثوانٍ فقط.

لذلك يبدو أن معظم انفجارات أشعة جاما تنشأ من حزمة ضيقة من الإشعاع المكثف المنطلق خلال سوبر نوفا أو فرط نوفا حيث ينهار نجم سريع الدوران وعالي الكتلة ليشكل نجمًا نيوترونيًا أو نجم كواركي أو ثقبًا أسود.

وفي الوقت نفسه ، يبدو أن الفئة الفرعية من انفجارات أشعة جاما (& # 8220 قصيرة & # 8221 رشقات) & # 8211 الأحداث التي تقل مدتها عن ثانيتين & # 8211 تنشأ من عملية مختلفة: اندماج النجوم النيوترونية الثنائية (أو النيوترون) نجم وثقب أسود).

عرض فنان & # 8217s لانفجار أشعة جاما يركز طاقة النجم المتفجر على طول نفاثتين قطبيتين. نرى هذه الانفجارات عندما تكون إحدى النفاثات متجهة نحو الأرض. الائتمان: ناسا / سويفت / ماري بات هريك-كيث وجون جونز (عبر ويكيبيديا)

تحمل GRBs العديد من السجلات في علم الفلك. أكثر الأشياء التي يراها علماء الفلك بعدًا هي دفقة ظل ضوءها يسافر منذ عمر الكون تقريبًا. انفجر النجم العملاق الذي أنتجه بعد فترة وجيزة من عمر النجوم الأولى! انفجار GRB الآخر هو أكثر الأحداث المعروفة نشاطًا: 2.5 مليون مرة أكثر سطوعًا من ألمع مستعر أعظم. وللتسجيل ، فإن المستعرات الأعظمية عادةً ما تتفوق على المجرات بأكملها. لمدة 30 ثانية في عام 2008 ، كان أبعد شيء مرئي للعين المجردة & # 8211 7.5 مليار سنة ضوئية.

لحسن الحظ ، كانت جميع GRBs على مسافات آمنة جدًا من الأرض. تم اكتشاف أقربها في عام 2003 ، ولا يزال على بعد أكثر من مليار سنة ضوئية. إذا انفجرت GRB في مجرتنا ، فقد يكون ذلك مزعجًا للبشرية. يمكن أن يؤدي GRB القريب الذي تم توجيهه مباشرة إلى الأرض إلى انقراض جماعي أو حتى تعقيم الكوكب.

لحسن الحظ ، فإن GRBs نادرة بشكل لا يصدق. قد ترى أي مجرة ​​واحدة فقط كل بضعة ملايين من السنين. ومع ذلك ، فهذا وقت كافٍ لانفجار الأرض أكثر من مرة في تاريخها الطويل. في الواقع ، هناك أدلة تشير إلى أن حادثة انقراض واحدة ، منذ 450 مليون سنة ، ربما كانت نتيجة انفجار GRB قريب.

يقع النجم إيتا كارينا على بعد 8000 سنة ضوئية في كوكبة كارينا ، وهو نجم ضخم للغاية. تحتوي على كتلة 150 شمسًا ، وهي تعيش في شرنقة من الغبار والغاز تتطاير على النجم بفعل الرياح النجمية الشديدة. نظرًا لكتلته الشديدة ، يعتبر علماء الفلك إيتا كارينا مرشحًا لانفجار قريب من أشعة جاما في المستقبل غير البعيد. نظرًا لأن محور الدوران لا يشير إلينا ، فمن المرجح أن تكون الأرض آمنة عندما ينفجر هذا النجم. الائتمان: ناثان سميث (جامعة كاليفورنيا ، بيركلي) ، ووكالة ناسا (عبر ويكيبيديا)

انفجارات أشعة جاما تنادينا من جميع أنحاء الكون. إنها أصداء من بداية الزمن ، منارات من الانهيار العنيف للعمالقة النجمية. وعلى الرغم من أن سماء الليل تغمرها وهجها بشكل روتيني ، إلا أننا لم نكن نعلم أنهم كانوا هناك حتى وقت قريب جدًا. يمكن لأعيننا فقط اكتشاف جزء صغير من كل المعلومات التي تتسابق عبر الكون. بدون أجهزة الكشف والتلسكوبات المتقدمة ، سيبقى جزء كبير من الكون مخفيًا إلى الأبد. ما الذي كان يختبئ أيضًا من الإنسانية طوال تاريخنا؟ وما هي الأسرار الجديدة التي سنكشف عنها غدا؟


ما هو انفجار اشعة جاما؟

كيف تحدث انفجارات أشعة جاما في النجوم الضخمة عندما تموت؟

تم إغلاق هذا التنافس الآن

تاريخ النشر: 17 أغسطس 2020 الساعة 6:20 مساءً

كيف تحدث انفجارات أشعة جاما في النجوم الضخمة عندما تموت؟ يمكن أن تخبرنا الإجابة بالمزيد عن كيفية تطور المجرات - وحتى الحياة -.

تحدثنا إلى الدكتورة إليزابيث ستانواي ، مصممة نماذج النجوم خارج المجرات في جامعة وارويك ، لمعرفة المزيد عن هذه الأحداث المذهلة.

ما هو انفجار أشعة جاما (GRB)؟

عندما يستنفد نجم ضخم كل وقوده ، ينهار تحت ثقله ويموت في مستعر أعظم. عندما يكون النجم ضخمًا جدًا جدًا ويدور بسرعة في نفس الوقت الذي ينهار فيه ، فإنه يشكل ثقبًا أسود في قلبه ويطلق دفعات من الطاقة.

يحدث انفجار أشعة جاما عندما ينهار نجم ضخم جدًا مثل هذا ونحن ننظر على طول خط الطائرة.

لدينا حزمة الإشعاع هذه موجهة إلينا مباشرة. إنه أكثر سطوعًا بعشرات أو مئات المرات من مستعر أعظم عادي. يمكن أن تتفوق GRBs على مجرات بأكملها.

ما هي الأسئلة الرئيسية حول كيفية تشكل رشقات أشعة جاما؟

كان السؤال الكبير هو كيف تحصل على نجم بهذا الحجم ولا يزال يدور بسرعة كبيرة عندما يموت. كان العمل الذي كنت أقوم به مع زملائي آشلي كريمز والدكتور جيه جيه إلدريدج نمذجة هذا كشكل من أشكال التفاعل النجمي الثنائي.

إنها تقول إن سبب استمرار دوران هذه النجوم الضخمة بسرعة كبيرة عندما تنهار هو أن النجم المرافق يمنعها من التباطؤ - إنه يدور حولها بمرور الوقت.

إلى ماذا نظرت دراستك الأخيرة؟

لدينا مجموعة من نماذج التطور النجمي ، والتي تتضمن فكرة أن النجوم يمكن أن تنقل المواد من نجم واحد في ثنائي إلى رفيق.

ينفخ النجم العادي الرياح والمواد على سطحه بمرور الوقت ، مما يقلل من دورانه.

ولكن إذا كانت هذه المادة تذهب بشكل تفضيلي إلى أحد الجيران ، وهذا يؤدي إلى حدوث مد على النجم ، فسوف يجعل ذلك النجم يدور بشكل أسرع مرة أخرى.

لقد حسبنا تأثيرات المد والجزر في هذه الأنظمة الثنائية - إنه نفس تأثير القمر على الأرض ومحيطاته.

كنا أيضًا نبحث على وجه التحديد في النجوم الثنائية. بالنظر إلى ما نعرفه عن انتشار الثنائيات وكيف تتشكل النجوم في تاريخ الكون ، هل تؤكد هذه المجموعة من النماذج الملاحظات؟

كان من المتسق أن نموذجنا يمكن أن يشرح البيانات.

ماذا كانت النتيجة الرئيسية؟

لدينا ربع مليون من نماذج التطور النجمي الفردية ، ولكل منها يمكننا تحديد ما سيحدث في النهاية: ربما سينفجر حوالي 20000 منها فقط.

نظرنا لنرى ما إذا كانت تأثيرات المد والجزر في الثنائيات أكثر أو أقل احتمالية لتسبب هذه النجوم في الانفجار مثل GRBs.

الشيء الرئيسي هو أنه حتى الآن ، النماذج السابقة التي لدينا والتي تحافظ على دوران هذه النجوم تعمل فقط عندما يكون لدينا نجوم فقيرة بالمعادن.

يتيح نموذجنا ، مع تأثير المد والجزر ، حدوث هذا الدوران في النجوم ذات المستويات الأعلى من المعادن. يشرح بعض الملاحظات التي أشارت إلى أن هذه الأحداث تحدث في المجرات الغنية جدًا بالمعادن.

ما هي الآثار الأوسع لدراستك؟

يتحول جزء صغير جدًا من النجوم إلى GRBs ، فقط النجوم التي يزيد حجمها عن 20 إلى 25 مرة أكبر من شمسنا تفعل ذلك.

على الرغم من ندرته الشديدة ، عندما ينفجر GRB ، فإنه يشع حجمًا كبيرًا جدًا - لذا فهو يؤثر على النجوم القريبة ويمكن أن يؤثر بالتأكيد على أي حياة محتملة في أنظمة النجوم المجاورة.

قد تكون دراسة هذه الأنظمة مهمة ، لأنها تساعدنا على فهم المناطق في الكون حيث من المحتمل أن تعيش الحياة بدلاً من القضاء عليها ، فأنت لا تريد حقًا أن تكون بالقرب من GRB.

على الرغم من أننا نعيش الآن في نظام كوكبي هادئ إلى حد ما ، على حافة مجرة ​​هادئة إلى حد ما ، كان الكون في الماضي يشكل النجوم بمعدل أعلى بكثير وكانت هذه النجوم الضخمة تؤثر على محيطها بعدة طرق.

كانوا يدفعون الإشعاع وينفخون الغاز والغبار من مجرات بأكملها بقوة الإشعاع والمستعرات الأعظمية.

لذا فإن بحثنا في حياة وموت هذه النجوم مهم لفهمنا لكيفية تطور المجرات بمرور الوقت.

الدكتورة إليزابيث ستانواي أستاذة مشاركة تعمل على المجموعات النجمية في المجرات بجامعة وارويك بالمملكة المتحدة


يكتشف TESS انفجار أشعة جاما ساطعًا وطويل الأمد

انطباع فنان عن انفجار. رصيد الصورة: DESY / Science Communication Lab.

وقعت GRB 191016A في 16 أكتوبر 2019 ، في مجرة ​​غير مفهرسة سابقًا في كوكبة الحمل الشمالية.

تم اكتشاف انفجار أشعة غاما لأول مرة بواسطة تلسكوب تنبيه الانفجار (BAT) على متن مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لناسا.

حدث الانفجار بالقرب من القمر لدرجة أن Swift لا تستطيع الوصول إلى موقعها بأمان ، مما يمنع متابعة الملاحظات.

اكتشف TESS بوضوح ارتفاع منحنى الضوء قبل الذروة لـ GRB 191016A.

قالت الدكتورة Krista Lynne Smith ، عالمة الفيزياء الفلكية في قسم الفيزياء في جامعة Southern Methodist وجامعة ستانفورد: "تثبت النتائج التي توصلنا إليها أن تلسكوب TESS هذا مفيد ليس فقط في العثور على كواكب جديدة ، ولكن أيضًا في الفيزياء الفلكية عالية الطاقة".

صورة TESS كاملة الإطار في الإيقاع قبل مشغل BAT مباشرة (يسار) وفي ذروة تدفق GRB 191016A (في الوسط) يظهر ظهور الشفق اللاحق في وسط الصورة ، يشار إليه بالسهم الأبيض على اليمين تُظهر اللوحة نفس المنطقة من السماء ، مع اتجاه مختلف قليلاً ، في مسح السماء الرقمي (DSS) ، يتم توفير جزء صغير من صورة TESS في الزاوية اليسرى السفلية لإظهار التغيير في الاتجاه. رصيد الصورة: سميث وآخرون.، دوى: 10.3847 / 1538-4357 / abe6a2.

حسب دكتور سميث وزملاؤه أن GRB 191016A كانت ذروة قوته 15.1 ، مما يعني أنه كان أضعف بـ 10000 مرة من أضعف النجوم التي يمكننا رؤيتها بالعين المجردة.

معظم انفجارات أشعة جاما باهتة & # 8212 أقرب إلى 160 ألف مرة خافتة من أضعف النجوم.

تشير التقديرات إلى أن الضوء من المجرة المضيفة للانفجار كان يسافر 11.7 مليار سنة قبل أن يصبح مرئيًا بواسطة TESS.

بلغ سطوع GRB 191016A ذروته في وقت ما بين 1000 و 2600 ثانية ، ثم تلاشى تدريجيًا حتى انخفض إلى ما دون قدرة TESS على اكتشافه بعد حوالي 7000 ثانية من انطلاقه لأول مرة.

قال الدكتور سميث: "نظرًا لأن الانفجار وصل إلى ذروة سطوعه لاحقًا وكان سطوعه أعلى من معظم الدفقات ، فقد سمح لتلسكوب TESS بعمل ملاحظات متعددة قبل أن يتلاشى الاندفاع تحت حد اكتشاف التلسكوب".

"لقد قدمنا ​​المتابعة الضوئية الفضائية الوحيدة لهذه الدفعة الاستثنائية."

تم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية.

كريستا لين سميث وآخرون. 2021. GRB 191016A: انفجار طويل لأشعة جاما اكتشفه TESS. أبج 911 ، 43 دوى: 10.3847 / 1538-4357 / abe6a2


المركز الوطني للملاحة الجوية وإدارة الفضاء

ربما تكون السمة الأكثر لفتًا للانتباه في الملامح الزمنية لانفجارات أشعة جاما هي تنوع هياكلها الزمنية. بعض منحنيات الضوء المنفجر شائكة مع تقلبات كبيرة على جميع النطاقات الزمنية ، بينما يُظهر البعض الآخر هياكل بسيطة إلى حد ما مع القليل من القمم. ومع ذلك ، شوهدت بعض الدفقات مع وجود كلتا الخاصيتين في نفس الحدث! ومع ذلك ، لم يُلاحظ أي سلوك دوري صارم مستمر من انفجارات أشعة جاما. من الاقتباس الشائع بين علماء فلك أشعة جاما "إذا رأيت انفجارًا واحدًا لأشعة جاما ، فقد رأيت انفجارًا واحدًا لأشعة جاما!"

تتراوح فترات انفجارات أشعة جاما من حوالي 30 مللي ثانية إلى أكثر من 1000 ثانية ، على الرغم من صعوبة تحديد مدة انفجار أشعة جاما نظرًا لأنها تعتمد على الحساسية والدقة الزمنية للتجربة التي تراقب الحدث. يميل تأثير "قمة الجبل الجليدي" إلى التسبب في دفقات أضعف يمكن ملاحظتها على أنها أقصر ، حيث لا يمكن ملاحظة سوى الأجزاء الأعلى من ذروة الانبعاث.

2. لقد بدأنا في معرفة شكلها في الأطوال الموجية الأخرى

تم تسمية انفجارات أشعة جاما عندما تم اكتشافها في أوائل السبعينيات في ذلك الوقت ، ويبدو أنها تصدر إشعاعًا فقط في جزء جاما من الطيف. اعتقد العلماء أنه من الغريب أن الدفقات لا تعطي سوى شكل واحد من الطاقة. تنتج معظم مصادر الطاقة الأخرى عدة أشكال من الطاقة في وقت واحد. اللهب ، على سبيل المثال ، يعطي الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) والضوء المرئي. كما اتضح ، انفجارات أشعة جاما هي أكثر من مجرد انفجارات تنبعث منها أشعة جاما. نحن نعلم الآن أن قدرتنا على الرؤية ، بدلاً من المصدر ، كانت محدودة. تم تصميم المقاريب الفردية فقط لرؤية جزء واحد من الطيف الكهرومغناطيسي. عندما يكتشف تلسكوب أشعة جاما انفجارًا ، لم يكن هناك عادة وقت كافٍ لتوجيه التلسكوبات الأخرى للنظر في الانفجار. كل هذا يتغير الآن. بالنسبة لـ GRB 990123 ، تم تنسيق تجربة البحث الآلي والبصري العابر الأرضية (ROTSE) مع مرصد كومبتون لأشعة غاما الفضائية في غضون 20 ثانية من بداية الانفجار - فقط بالسرعة الكافية لالتقاط انفجار في أطوال موجية متعددة .

ثلاث صور من تلسكوب Keck I لمجال GRB 990123 (24 يناير 1999 UT ، 29 يناير 1999 ، و 9 فبراير 1999 UT). يتم تدوير الصورة إلى الاتجاه القياسي ، بحيث يكون الشرق إلى اليسار والشمال للأعلى. من خلال النظر إلى الصور المتدفقة الداخلية ، من الواضح أنه في صورة 24 يناير ، يُعتقد أن الانتقال البصري (OT) الذي يُعتقد أنه مرتبط بـ GRB يهيمن على تدفق المجرة المضيفة ، ولكن بحلول 29 يناير ، يتم حل المجرة من OT.

ثلاث صور من تلسكوب Keck I لمجال GRB 990123 (24 يناير 1999 UT ، 29 يناير 1999 ، و 9 فبراير 1999 UT). يتم تدوير الصورة إلى الاتجاه القياسي ، بحيث يكون الشرق إلى اليسار والشمال للأعلى. من خلال النظر إلى الصور المتدفقة الداخلية ، من الواضح أنه في صورة 24 يناير ، يُعتقد أن الانتقال البصري (OT) الذي يُعتقد أنه مرتبط بـ GRB يهيمن على تدفق المجرة المضيفة ، ولكن بحلول 29 يناير ، يتم حل المجرة من OT.

على الرغم من أن الانفجار لا يستمر إلا لبضع ثوان ، إلا أن الشفق اللاحق لمدافع GRB يمكن أن يستمر لأسابيع أو حتى شهور. يتبع الشفق اللاحق مسارًا أسفل الطيف الكهرومغناطيسي ، حيث تصدر أشعة غاما في الغالب ، ثم تبلغ ذروتها عند الأشعة السينية ، وهكذا ، وصولاً إلى موجات الراديو. في النهاية ، يتلاشى الشفق تمامًا من وجهة نظرنا. نظرًا لأن الشفق اللاحق أطول عمراً من الانفجار الأولي ، فقد تم استخدام أنواع مختلفة من التلسكوبات لدراسة الشفق اللاحق. تأتي معظم رؤيتنا الحديثة حول انفجارات أشعة جاما من دراسات الشفق اللاحق ، على الرغم من أن تفسيرات البيانات لا تزال موضع نقاش على نطاق واسع.

كل جانب من جوانب الانفجار ، من نوع الإشعاع المنبعث إلى شدة الانفجار ، يروي قصته الخاصة. من خلال اكتشاف كيفية تناسب كل "وجهات النظر" المختلفة هذه مع الحدث الرئيسي ، يأمل العلماء في تحديد ما يحدث بالفعل. باستخدام GRB 990123 ، رأى العلماء لأول مرة الضوء المرئي المنبعث أثناء انفجار انفجار أشعة جاما. على الرغم من أن الانفجار كان على بعد 9 مليارات سنة ضوئية ، إلا أن الضوء كان ساطعًا للغاية بحيث يمكن للمراقبين على الأرض رؤيته باستخدام منظار. يرى العلماء أن انبعاث هذا الضوء المرئي الشديد هو دليل يساعد في تحديد هيكل الانفجار. لأن المواد تتدفق من الانفجار بسرعات مختلفة ، تحدث الاصطدامات. مثل هذه الاصطدامات في انفجار أشعة جاما تخلق موجات صدمة تولد أطوال موجية مختلفة من الطاقة.

في الواقع ، يعتقد العلماء أن ثلاثة أنواع من موجات الصدمة مرتبطة بانفجارات أشعة جاما: الخارجية والداخلية والعكسية. عندما ينفجر مصدر انفجار أشعة جاما ، تنفجر المادة إلى الخارج ، مما يؤدي إلى ظهور موجة صدمة خارجية تنتقل بعيدًا عن مصدر الانفجار. إن تأثير هذه المادة سريعة الحركة التي تدفع باتجاه الوسط البينجمي يخلق موجات صدمة عكسية. وفي الوقت نفسه ، لا تزال المادة تتسابق إلى الخارج من الانفجار بسرعات مختلفة تولد موجات صدمة داخلية. تدفع موجات الصدمة الداخلية هذه موجات الصدمة العكسية إلى الخارج. ومع ذلك ، لا تزال موجات الصدمة العكسية تبدو وكأنها تنتقل إلى الداخل ، لأنها أبطأ وأبرد من موجات الصدمة الداخلية.

3. نعلم أنهم يأتون من كل اتجاه في السماء. ومن بعيد جدا!

لقد كان التواجد العشوائي لـ GRBs أحد أكبر المشاكل في دراستها - لا نعرف أبدًا من أين ستأتي الدفعة التالية! في البداية ، اعتقد العلماء أن مصادر GRBs ستكون كلها في مجرتنا درب التبانة. سيؤدي ذلك بعد ذلك إلى تركيز توزيع مواقع GRB على طول مستوى المجرة (خط يمتد بين (+180 و & # 151180 في الصورة أعلاه). اليوم ، بشكل أساسي من خلال البيانات من تجربة BATSE ، نعلم أن الدفقات تأتي من جميع أنحاء السماء باحتمالية متساوية. والسماء كلها مكان كبير جدًا لمحاولة مشاهدته مرة واحدة!

على الرغم من وجود نقاش طويل حول ما إذا كانت انفجارات أشعة جاما قد أتت من نظامنا الشمسي ، أو مجرة ​​درب التبانة ، أو أبعد من ذلك بكثير ، فقد قدمت السنوات 1997 حتى 1999 ملاحظات مع أدلة غير مثيرة للجدل على أن GRBs تأتي من مسافات بعيدة من الكون. . من خلال مشاهدة تلاشي النظائر الضوئية لتلك الدفقات ، تمكن علماء الفلك من استنتاج أن الانفجارات كانت جزءًا لا يتجزأ من المجرات الخافتة. على سبيل المثال ، بعد يوم أو نحو ذلك من GRB990123 ، استخدم علماء الفلك تلسكوب Keck II البالغ طوله 10 أمتار في Mauna Kea لتحليل الضوء فوق البنفسجي والضوء المرئي من الشفق المتلاشي. وأظهرت بياناتهم أن الانفجار وقع على بعد 9 مليارات سنة ضوئية من الأرض!

3. لا نعرف ما إذا كان الإشعاع هو منطلق أم لا

كمية الطاقة المنبعثة من انفجار أشعة جاما تحير الخيال. تنفجر بقوة عشرة ملايين مليار شمس ، فقط الاصطدامات بين الأجسام مثل النجوم النيوترونية فائقة الكثافة والثقوب السوداء لديها إمكانات طاقة كافية لخلق مثل هذا الحدث الكارثي. لكن لا أحد متأكد من أسباب انفجار أشعة جاما ، تظل الآلية لغزًا.

على الرغم من قوة كل انفجارات أشعة جاما ، كان GRB 990123 في أعلى نسبة 1 في المائة من فئته. كان GRB 990123 قويًا جدًا لدرجة أن العلماء بدأوا في التساؤل عما إذا كان الضوء في الانفجار قد تم بثه بدلاً من أن يتشتت بشكل متساوٍ أو متناحٍ. يتم توجيه انفجار ذي شعاع ضوئي مثل مصباح يدوي ، بينما يتم تشتيت الانفجار الخواص للخارج مثل الانبعاث من المصباح الكهربائي. إن الإشعاع شائع جدًا في الواقع في الانبعاثات الصادرة عن الأجسام الفلكية. أظهرت البيانات المأخوذة من تلسكوب هابل الفضائي انخفاضًا سريعًا في السطوع البصري المرتبط بـ GRB 9990123. توفر هذه البيانات دليلًا على نظرية الإشعاع ، لأن الضوء المنبعث يبدو أنه يخفت بسرعة أكبر بكثير من الضوء الخواص. سيكون للانفجار ذو العوارض كل قوته مركزة في منطقة معينة. لكن انفجارًا متناحًا ينفجر إلى الخارج إلى جميع النقاط في الفضاء ، لذلك سنرى فقط جزء الطاقة الموجه نحونا. لذلك ، تكون الانفجارات الخواصية أقوى مما تبدو. يعتمد حساب الطاقة الإجمالية لانفجار أشعة غاما على ديناميكيات الانفجار - يُحسب الانفجار المتناحي على أنه يتمتع بقوة أكبر بكثير من انفجار بعوارض.

إذا تم إطلاق دفقات أشعة جاما ، فإن الطاقات التي نراها أقل مما كنا نظن في البداية ، ولكن هذا يعني أيضًا أن هناك المزيد منها لا نراه. إذا تم إطلاق الانفجارات في اتجاه واحد فقط ، فلن يتمكن من رؤيتها إلا المراقبون الموجودون على طول مسار الحزمة. هذا يعني أنه يمكن أن تكون هناك انفجارات من أشعة جاما تنفجر طوال الوقت ، ولكن نظرًا لأن الحزم تتركز في اتجاهات أخرى ، فإننا لا نراها. ومع ذلك ، لم نفقد كل شيء! بغض النظر عما إذا كنا سنرى حزم أشعة جاما أم لا ، فإننا سنظل قادرين على رؤية الشفق اللاحق لها ، لأن الشفق اللاحق دائمًا ما يكون متناحًا. إذا وجدنا توهجًا خلفيًا دون رؤية الانفجارات الأولية ، فسيثبت ذلك أن انفجارات أشعة جاما تنطلق.

4. نحن لا نعرف ما هي أسباب GRBs

للحظة وجيزة ، منذ زمن بعيد في مجرة ​​بعيدة ، أدى انفجار عملاق إلى تدفق سيل من أشعة جاما في الفضاء. بعد حوالي 12 مليار سنة - 14 ديسمبر 1997 - وصل هذا الوميض من الإشعاع إلى الأرض. عناوين الصحف والمجلات وصفت انفجار أشعة غاما هذا بأنه "أقوى انفجار منذ الانفجار العظيم." في حين أن هذا قد يكون مبالغًا فيه (لوحظت رشقات نارية أكثر إشراقًا منذ ذلك الحين) فقد حسب الباحثون أن هذا الوميض الكوني يعبأ طاقة أكثر بمئة مرة من انفجار مستعر أعظم ، ويدعو إلى التساؤل حول النظرية الشائعة التي تتولد فيها GRBs عندما يصطدم نجمان نيوترونيان و يتشكلان ثقب أسود. لاحظ Dale A. Frail من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي في سوكورو ، نيو مكسيكو ، أنه لتوليد الطاقة المرتبطة بانفجار 14 ديسمبر ، كان لابد من تحويل جزء كبير من الكتل المتبقية لكلا النجمين النيوترونيين إلى أشعة جاما. يجد العلماء هذا غير مرجح.

تم اكتشاف أدلة دامغة أخرى ضد هذا النموذج في وقت لاحق من GRB & # 151 علماء الفلك لمحوا الشفق اللاحق في أطوال موجات الراديو قبل العثور عليها في الضوء المرئي. يشير تسلسل الأحداث هذا إلى أن الاندفاع نشأ من مكان يحتوي على قدر كبير من الغبار ، والذي يحجب الضوء المرئي ولكنه شفاف لموجات الراديو. مشاتل النجوم (مناطق تشكل النجوم الجديدة) غنية بالغبار ، وقد أشارت الدراسات السابقة إلى أن عدة رشقات نارية أخرى نشأت في أماكن تشكل النجوم. ربما لا تندمج النجوم النيوترونية في مناطق تشكل النجوم. خلال المائة مليون سنة أو نحو ذلك التي يستغرقها تكوين واندماج النجوم النيوترونية ، فإنها تهاجر بعيدًا عن أماكن ميلادها.

يفضل الآن الدكتور بوهدان باتشينسكي من جامعة برينستون والعديد من علماء الفلك الآخرين نموذجًا آخر يسمى انفجار hypernova. لا يزال يُعتبر مفهومًا افتراضيًا ، قد يُصدر الهايبرنوفا طاقة أكثر بمئة مرة من المستعر الأعظم. لا يزال سبب وجود فرط نوفا مجهولًا ، على الرغم من أن علماء الفلك اقترحوا حدوثه عندما ينهار نجم كبير جدًا وسريع الدوران مباشرة في ثقب أسود.

من المحتمل أن تكون نظرية اندماج النجوم النيوترونية ونظرية الهايبرنوفا صحيحة. ستكون الملاحظات المستقبلية قادرة على تحديد ، وكذلك تحديد ما إذا كان الكون يولد GRBs عبر ظروف أخرى أيضًا.


شكرا ص د. نعم ، هذا سؤال مثير للاهتمام أيضًا وهو ذو صلة بالتأكيد.

ما زلت أعني أوامر من حيث الحجم أكبر من تصحيح التمدد. كيف نعرف أن الانفجار ، مهما كان ، لم يكن حدثًا صغيرًا على بعد 100 سنة مضت؟ أو شيء ما يحدث هنا في نظامنا الشمسي؟

همم. أعتقد أنهم يعتقدون أنه يجب أن يكون شيئًا كبيرًا لإنتاج جزيئات نشطة مثل أشعة جاما. لا يزال هذا لا يعني أنه يجب أن يكون خارج مجرة ​​درب التبانة ، أليس كذلك؟

شكرا ص د. نعم ، هذا سؤال مثير للاهتمام أيضًا وهو ذو صلة بالتأكيد.

ما زلت أعني أوامر من حيث الحجم أكبر من تصحيح التمدد. كيف نعرف أن الانفجار ، مهما كان ، لم يكن حدثًا صغيرًا على بعد 100 سنة مضت؟ أو شيء ما يحدث هنا في نظامنا الشمسي؟

همم. أعتقد أنهم يعتقدون أنه يجب أن يكون شيئًا كبيرًا لإنتاج جزيئات نشطة مثل أشعة جاما. لا يزال هذا لا يعني أنه يجب أن يكون خارج مجرة ​​درب التبانة ، أليس كذلك؟

طرحت سؤالًا مشابهًا (مقارنة عدم دقة سرعة الانفجار المحلية مقارنة بسرعة مغادرة جسمين) في خيطي وكانت الإجابة من DaleSwanson أنهم قد ينتظرون لفترة من الوقت عندما يصبح مستقرًا. حسنًا ، نظرًا لأنني لست واضحًا بشأن كيفية ملاحظته ، فقد فقدت نوعًا ما معنى & quotstable & quot.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا حدث الانفجار قبل 12.2 مليار سنة أو حتى 6.1 مليار سنة ، عندما حدث لم يكن هناك أرض على الإطلاق ، فإن 12.2 مليار LY لا يعني الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر ، فماذا يعني ذلك بالضبط (مع الأخذ في الاعتبار ذلك ربما يكون جسم التفجير قد اختفى تمامًا منذ وقت طويل)؟ ما الذي تخبر به 12.2 مليار LY أي شخص بالضبط؟

لقد قلت أننا قد ننتظر لنرى كيف سيبدو بعد أن يهدأ قليلاً ، لكنني أفضل تفكيري الآخر أنه يمكننا ببساطة النظر إلى كلا الجانبين من GRB وأخذ المتوسط. إذا تخيلت انفجارًا كبيرًا ، فسيكون الجزء الذي يتحرك بعيدًا باللون الأحمر ، والجزء الذي يتحرك نحونا سيكون أزرقًا (كلاهما سيتحول إلى اللون الأحمر عند المشاهدة من بعيد جدًا ، لكن الجزء الذي يتحرك نحونا سيكون تحولت الأحمر أقل). من خلال النظر إلى كلا الجزأين ، يمكننا أخذ المتوسط ​​والرقم الذي يمثل التحول الناتج عن تمدد الكون.

بالنسبة لكيفية معرفة الطول الموجي الطبيعي ، وبالتالي مقدار إزاحته من هناك ، يمكنني أن أقول المقارنة مع الأحداث المعروفة وكذلك التوقيعات المعروفة. نحن نعلم الأطوال الموجية التي نتوقعها من كائنات مختلفة ويمكننا مقارنة ذلك بما يتم ملاحظته. لاحظ الصورة في الجزء العلوي من مقالة الانزياح الأحمر. تشكل الخطوط السوداء نمطًا معينًا ، ويمكننا تحديد هذا النمط ثم قياس المسافة التي تبعدها الخطوط عن المكان المتوقع.

http://arxiv.org/abs/0902.0761
الانزياح الأحمر والتوهج اللاحق لانفجار أشعة جاما شديد النشاط GRB 080916C
J. Greiner، C. Clemens، T. Kruehler، A. v. Kienlin، A. Rau، R. Sari، D.B. Fox، N. Kawai، P. Afonso، M. Ajello، E. Berger، S.B. Cenko ، A. Cucchiara ، R. Filgas ، S. Klose ، A. Kuepue Yoldas ، G.G. Lichti، S. Loew، S. McBreen، T. Nagayama، A. Rossi، S. Sato، G. Szokoly، A. Yoldas، X.-L. تشانغ
(تم التقديم في 4 فبراير 2009)
6 صفحات ، 5 أرقام مقدمة. إلى A & ampA
& quot اكتشاف فوتونات GeV من انفجارات أشعة جاما (GRBs) له عواقب مهمة على تفسير ونمذجة هذه الانفجارات الكونية الأكثر نشاطًا. ومع ذلك ، فإن الاستغلال الكامل لقياسات الطاقة العالية يعتمد على المعرفة الدقيقة للمسافة إلى الأحداث. نقدم هنا تقريرًا عن اكتشاف التوهج اللاحق وما تلاه من انزياح أحمر لـ GRB 080916C ، وهو أول GRB اكتشفه تلسكوب Fermi Gamma-Ray الفضائي مع اكتشاف عالي الأهمية للفوتونات عند & gt 0.1 GeV. تم إجراء الملاحظات باستخدام مصور 7 قنوات GROND في تلسكوب MPI ​​/ ESO 2.2m ، وأداة SIRIUS في تلسكوب Nagoya-SAAO 1.4m في جنوب إفريقيا ، وأداة GMOS في Gemini-S. ال الانزياح الأحمر الضوئي بعد الشفق من z = 4.35 + -0.15 ، استنادًا إلى ملاحظات 7 مرشحات متزامنة مع كاشف أشعة جاما البصرية والأشعة تحت الحمراء القريبة (GROND) ، يضع GRB 080916C بين أعلى 5 ٪ من GRBs بعيدًا ، مما يجعله الأكثر نشاطا GRB المعروف حتى الآن. The detection of GeV photons from such a distant event is rather surprising."
The observed gamma-ray variability in the prompt emission together with the redshift suggests a lower limit for the Lorentz factor of the ultra-relativistic ejecta of Gamma > 1090. This value rivals any previous measurements of Gamma in GRBs and strengthens the extreme nature of GRB 080916C."

To convert the redshift of 4.35 to the current distance, or to the light travel time if you prefer, google "wright calculator" and type in 4.35 and press the "general" button.

If you do that, it tells you that the light travel time was 12.2 billion years
and the distance to the thing when it exploded was 4.6 billion lightyears
and the present distance if we were set up to measure it today is 24.6 billion lightyears.

That's not exactly right. The redshift depends on the whole expansion history, for the whole 12.2 billion years that the light is in transit.

One of the first things you learn in an introductory cosmo class is to think of redshift NOT as a Doppler effect but with this useful formula

1+ z = (scalefactor now)/(scalefactor then) = ratio by which distances increased while light was traveling.

The scalefactor a(t) is a technical thing that plugs into the cosmologists metric or distance function. It is kind of like the "size" of the universe except we don't know the overall size of the universe or even if it is finite. So our handle on the universe's expansion history is the function a(t) a function of time. It evolves according to two simple differential equations called the Friedmann equations.

But you don't need all that technicality to understand the basic thing

1+z is the ratio by which the wavelengths have been stretched out during the light's trip

and 1+z is also the ratio by which largescale distances between galaxies have been expanded during the same time (while the light was in transit).

==================
It is rather awkward to try to interpret the redshift as a Doppler effect, particularly if you try to relate it to the recession speed back then (when the light was emitted) which is what your post "It happened 12.2 billion years ago." suggests. If you want I can get the recession speeds of that GRB object, then and now. But it wont relate very well to the observed redshift, which is 4.35.

EDIT In case anyone wants, in the case of that GRB with redshift 4.35, it's recession speed back when the light was emitted was 2.16c.
(This is not a speed of motion, it is the rate the distance from us to the thing happened to be increasing.)
And the object's recession speed now, on the day we received the flash of light from it, is 1.78c.

From the standpoint of an observer at rest with respect to the microwave background, or equivalently at rest wrt the Hubble flow, neither object was or is moving significantly. These speeds like 2.16 c are not speeds of motion or of the transmission of information, but simply rates that distances are increasing.

That's not exactly right. The redshift depends on the whole expansion history, for the whole 12.2 billion years that the light is in transit.

One of the first things you learn in an introductory cosmo class is to think of redshift NOT as a Doppler effect but with this useful formula

1+ z = (scalefactor now)/(scalefactor then) = ratio by which distances increased while light was traveling.

The scalefactor a(t) is a technical thing that plugs into the cosmologists metric or distance function. It is kind of like the "size" of the universe except we don't know the overall size of the universe or even if it is finite. So our handle on the universe's expansion history is the function a(t) a function of time. It evolves according to two simple differential equations called the Friedmann equations.

But you don't need all that technicality to understand the basic thing

1+z is the ratio by which the wavelengths have been stretched out during the light's trip

and 1+z is also the ratio by which largescale distances between galaxies have been expanded during the same time (while the light was in transit).

==================
It is rather awkward to try to interpret the redshift as a Doppler effect, particularly if you try to relate it to the recession speed back then (when the light was emitted) which is what your post "It happened 12.2 billion years ago." suggests. If you want I can get the recession speeds of that GRB object, then and now. But it wont relate very well to the observed redshift, which is 4.35.

EDIT In case anyone wants, in the case of that GRB with redshift 4.35, it's recession speed back when the light was emitted was 2.16c.
(This is not a speed of motion, it is the rate the distance from us to the thing happened to be increasing.)
And the object's recession speed now, on the day we received the flash of light from it, is 1.78c.

From the standpoint of an observer at rest with respect to the microwave background, or equivalently at rest wrt the Hubble flow, neither object was or is moving significantly. These speeds like 2.16 c are not speeds of motion or of the transmission of information, but simply rates that distances are increasing.

Thanks for the correction. at the beginning I thought the redshift was caused by Doppler effect, that's why I was even asking how to count the disparity caused by the local exploding speed. now thanks to your help, I understand that the redshift here is mainly caused by the expansion of space which stretches out the light wave, and the recesion velocity caused by large scale expansion could be much greater than the local exploding speed so that we don't need to worry about it and we could just assume the peculiar velocities are zero.

By the way, the 2/3 power makes a lot sense if we view the 3-dimensional universe as a surface of a 4-dimensional space-time universe. for the distance of two points on the surface of a balloon is of 1/2 power of the area it bounds, therefore we might guess the distance of two points on the surface of a 4-dimensional body is of 2/3 power of the volume it bounds. Now I just wonder that we should be able to estimate the size of this 4-dimensional body or the "perimeter" of the 3-dimensional surface, right?


Decoding A Great Earth Die-Off: Was A Gamma-Ray Burst Really The Trigger?

Some 400 million years ago, earth was arguably as far removed from today’s Twitter-mad world as any planet could get. So, who should care if radiation from a galactic gamma-ray burst (GRB) once came blasting through our upper stratosphere?

Adrian Melott, a physicist at the University of Kansas, for one.

Nearly a decade has passed since Melott and colleagues first put forth the idea that a GRB may have triggered the Late Ordovician mass extinction some 440 million years ago --- an era that saw the disappearance of 85 percent of earth’s marine life at the time.

The hypothesis is simply that a 10 second pulse of high-energy x-rays and gamma-rays from a distant GRB from within our own galaxy, unexpectedly entered earth’s upper atmosphere and quickly destroyed the planet’s protective layer of stratospheric ozone.

Not only would the destruction of the ozone open the door for lethal ultraviolet (UV) solar radiation to make it all the way down to earth’s land masses and shallow oceans, such an event would have also destroyed molecular nitrogen in our atmosphere. According to the hypothesis, this would have led to the creation of a brownish, nitrogen dioxide-based haze one potentially capable of global cooling of the sort that could create continent-sized ice sheets.

Such glaciations would have been out of the norm at the time, since earth was in the midst of an “intense greenhouse interval” when atmospheric carbon dioxide (CO2) levels are thought to have been as much as 22 times what they are today.

Most of our planet's life at the time was undersea, while most land was collected into the southern super-continent of Gondwana. Land vegetation would have only been centimeter-sized and there would have been little or no land-based animal life.

But in the oceans and along coastal areas, there would have been many species of trilobites and brachiopods red and green algae corals, as well as several species of ostracoderms, a jawless, armored Ordovician-era fish.

Trilobites (Photo credit: kevinzim)

“If you had been in the Northern hemisphere you would have needed a boat,” said Thijs Vandenbroucke, a CNRS research paleontologist at France’s University of Lille 1. “In the Southern hemisphere, Gondwana was [centered] around the South Pole and that combined everything that is now Africa, Australia, southern Europe, South America, and Antarctica.”

Life in the Ordovician (Photo credit: Ryan Somma)

Melott and colleagues think that most likely the burst would have hit earth’s atmosphere in the Southern hemisphere, which makes sense, given the fact that more of our Milky Way galaxy’s stars are visible from the Southern rather than the Northern hemisphere.

“From our paleontology, we think the burst had to be over the South Pole,” said Melott. “But things have moved around in the galaxy so much in 400 million years, that we’d have no idea where the original [GRB progenitor] would now be.”

It would necessarily be beamed energy of gamma-rays, x-rays, and cosmic rays resulting either from the merger of two neutron stars. If its origin were a hyper-energetic supernova of one of the largest stars in our Milky Way galaxy, its radiation would be capable of arriving to damage earth’s atmosphere even from 6000 light years away.

Such radiation would invade earth’s stratosphere converting nitrogen gas (N2) into nitrogen oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2). It would also transform ozone (O3) into ordinary oxygen (O2) leaving earth’s surface exposed to highly lethal solar UV wavelengths. Nitrogen dioxide would also block out sunlight, which might also set the stage for glaciation and extinction that is, if the climate were already unstable.

Data supports such a die-off in the Southern hemisphere, but Melott says that their hypothesis would be bolstered if researchers could find a pristine stratigraphic fossil record that showed no evidence of an Ordovician extinction in the Northern hemisphere that is, in parts of present-day British Columbia or Manchuria in China.

Melott says that although the Northern hemisphere would have been left untouched by the first pulse of the extinction, he notes that, later, glaciation and sea level change would have had an impact everywhere.

In an effort to test the hypothesis, Melott and Brian Thomas, a physicist at Washburn University in Topeka, found that computations of the extinction pattern precisely matched that found in the fossil record, if the burst went off over the Earth’s South Pole. Melott notes that this represented a successful first step in assessing the idea.

“Because climate change can have similar effects, separating our idea from others is not simple,” said Thomas, the co-author of several academic papers on the hypothesis. “But there is a peak in extinction within a latitude range that we predict could have been hard-hit.”

Thomas also notes that many shallow-water species went extinct during this epoch, lending credence to the idea that GRB-precipitated solar UV radiation could have been the cause.

Although Vandenbroucke acknowledges that paleontologists still don’t have the definitive word on what triggered the extinction, he says the push to extinction could have just as easily come from earth-bound mechanisms.

“Their hypothesis is not easy to invalidate because it is very difficult to test,” said Vandenbroucke. But he notes that while a GRB “could have intervened in the period as a causal 'push' for the most severe glaciation and the largest extinction event” such a GRB would not be absolutely essential to explain events in the Late Ordovician.

The galactic centre - Milky Way Galaxy (Photo credit: dcysurfer / Dave Young)

Looking for the astrophysical smoking gun that could have triggered such a mass extinction automatically highlights the interdisciplinary strains of such out-of-the-box scientific thinking. Paleontologists who specialize in this Late Ordovician epoch must also be disposed to accepting off-world causalities for half a billion year-old earth-based events.

“Unfortunately, these GRBs are very clean events and don’t leave a lot of dirty footprints,” said Melott. “But just because we don’t know of a smoking gun, doesn’t mean [our hypothesis] is false. Simple arithmetic suggests that there should have been two or three GRB [earth-related] events in the last 500 million years.”

Thus, the fact that paleontologists and astrophysicists don’t agree on when and how we might have been hit by such a catastrophic high energy shower doesn’t do us any favors. We know that even if rare, GRBs represent continual, if random, threats on timescales of roughly one every 100 million years.

Proving that one struck earth in our distant past could help researchers understand just what to expect the next time around.

Levels of ozone at various altitudes and blocking of ultraviolet radiation. (Photo credit: . [+] Wikipedia)

To that end, Patrick Neale, a photobiologist at the Smithsonian Environmental Research Center in Maryland, has received NASA funding to study biological effects that would be brought on if a GRB event were to hit earth’s upper atmosphere in the current era.

“I’m studying how GRBs would destroy the ozone layer how solar UV radiation would penetrate the ocean, and how micro-organisms would respond,” said Neale. “We know that that there would be an additional inhibition of photosynthesis, but we’re still modeling its exact scale.”

As for actually predicting future earth-targeted GRBs?

Melott says it’s just as likely a GRB will strike us in the next five minutes as “in a five minute period 200 million years from now.”


Strongest Gamma-Ray Bursts Ever Recorded Are Illuminating the Universe's Most Powerful Explosions

An international team of astronomers has detected a pair of gamma- ray bursts with energies more powerful than anything ever seen before. GRBs are the strongest explosions known in the cosmos, but these latest observations suggests we’ve significantly underestimated their true potential.

Three new papers published today in Nature describe two new gamma- ray bursts—GRB 190114C and GRB 180720B—both of which yielded the highest-energy photons ever recorded for GRB events. The unprecedented observations are casting new light—quite literally— onto these mysterious cosmic events and the mechanics behind them.

Gamma- ray bursts are thought to be triggered when gigantic stars collapse into black holes, causing a supernova. The resulting explosion produces a powerful, concentrated jet that shoots material into space at 99.99 percent the speed of light. The rapidly accelerating particles within the jet produce gamma rays through complex interactions with magnetic fields and radiation. The ensuing gamma rays continue to travel through interstellar space, some of which eventually reach Earth. When they come into contact with our atmosphere, gamma rays trigger a particle cascade that in turn generates a phenomenon known as Cherenkov light, which can be detected by specially equipped telescopes.

Astronomers have been studying GRBs for more than 50 years, but there is still much to learn, including needed insights into how gamma rays come into existence and the physics involved when materials are jettisoned from black holes at such extreme velocities, said Andrew Levan, an astronomy professor at the University of Warwick and a co-author of one of the new studies . The newly detected GRBs, with their unprecedented energies, are definitely helping.

“These new observations push the energy range over which we can observe the gamma rays and reveal a new component of the emission we’ve not seen before,” Levan wrote in an email to Gizmodo. “They are a fantastic demonstration of the technology that lets telescopes detect this kind of light. Most importantly, they offer a new way of understanding physics in the most extreme conditions in nature.”

Indeed, these observations wouldn’t have been possible without some very impressive technology. The GRB energies described in the new papers were measured by observing their effects on our atmosphere. When gamma rays plough into our skies, they shove large batches of particles, producing a kind of air shower. Moving at relativistic speeds, these showers generate a detectable bluish glow, called Cherenkov light, which can be detected by, appropriately enough, Cherenkov telescopes.

In this case, those telescopes were the High-Energy Stereoscopic System (HESS) in Namibia and the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) in the Canary Islands, both of which are operated by the Max Planck Society. Satellites have previously been used to observe Cherenkov light, but their instruments are not sensitive enough to detect super high- energy events because they produce low light.

The first of these high-energy events, GRB 180720B, happened on July 20, 2018, and is described in a paper led by astronomers from the Max Planck Institute, Deutsches Elektronen-Synchotron (DESY), the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), and several other institutions. The second event, GRB 190114C, occurred on January 14, 2019, and is described in two new papers ( here and here ), both led by Razmik Mirzoyan from the Max Planck Institute for Physics. Over 300 scientists from around the world were involved in the research.

“What is remarkable about these particular bursts isn’t how much energy they emit in total, but the energy that we see from the individual bits of light,” explained Levan. “We can think of light as made up of little particles called photons, and each of these photons carries an energy. We usually measure that energy in a unit called an electron volt, which is the energy a single electron would get moving across 1 volt.”

The photons around us, which we see with our eyes, typically hold around 1 electron volt of energy, but the photons from GRB 190114C, as measured by MAGIC, carried upwards of 1 teraelectron volt (TeV), which is a trillion times more energy than we see with our eyes, explained Levan. By perspective, a record-setting GRB from 2013 was measured at 94 billion electron volts, or 0.094 TeV.

“It is a bit like having 10 cents to your name when the person standing next to you is Bill Gates,” he said. “Unsurprisingly, if a photon has so much energy, it can do different things—a bit like you can lead a very different life with $ 100 billion than 10 cents. So this very energetic light really does give a new window on the Universe.”

Data collected by MAGIC showed that energies from GRB 190114C were between 200 billion and 1,000 billion electron volts, or 0.2 to 1 teraelectron volt. This is now the strongest GRB event ever detected. Observations from supporting observatories placed the distance of this GRB to around 4 billion light-years from Earth. The earlier event, GRB 180720B, as measured by HESS, was slightly weaker, registering energies between 100 billion and 440 billion electron volts, or 0.1 to 0.44 TeV, and is estimated to be 6 billion light-years away.

“What surprises me most about these observations is how we have finally seen such high- energy emission after more than a decade of effort,” said Levan. In addition to these two events, another big GRB was recorded this past summer, the details of which have yet to be released, he said. “This implies that rather than being very rare, this kind of emission might be quite common in gamma-ray bursts. In that case, it is actually surprising we’ve had to wait so long for the conditions to be just right to find this exceptionally energetic light,” Levan told Gizmodo.

The new papers, in addition to characterizing the new GRBs, also posited explanations for the high-energy photons, which are presumed to be produced by a two-pronged process known as inverse Compton scattering. At first, the rapidly accelerating particles bounce around in the strong magnetic field within the explosion itself, resulting in synchrotron radiation (yep, the same kind of radiation produced in synchrotrons and other particle accelerators on Earth, but that’s where the comparison ends). Then, in a second stage, the synchrotron photons smash into the fast particles that created them, boosting their energies to the extreme rates recorded in Earth’s atmosphere.

GRBs are recorded by satellites on an almost daily basis, but they’re actually quite rare from a cosmological perspective—and thank goodness for that. To put the power of these things in perspective, a “typical burst releases as much energy in a few seconds as the Sun will in its entire 10-billion-year lifetime,” explained astronomer Gemma Anderson, a study co-author from the Curtin University node of the International Centre for Radio Astronomy Research, in a press release . If a gamma- ray burst went off anywhere near our vicinity and it was focused directly at Earth, it could potentially trigger a mass extinction.

As Levan explained to Gizmodo, such an event may have actually happened in Earth’s ancient past.

“There is one mass extinction event that we can see in the geological record—the Ordovician extinction—which matches with what we’d expect from a gamma-ray burst,” Levan said. “If an event went off close enough to the Earth to affect us now, we’d have some somewhat paradoxical effects.”

First, the ozone layer would be destroyed by the gamma-rays, allowing copious amounts of UV light to reach the surface, said Levan. Visible light, by contrast, would likely be blocked due to the destruction of key molecules in the atmosphere and the presence of nitrous oxides, which would block sunlight, triggering an ice age . This double-whammy of atmospheric effects would be. bad.

“This is consistent with what was seen 440 million years ago during the Ordovician extinction, though it isn’t the only possible explanation,” said Levan. “However, to affect us, a gamma-ray burst would have to be close enough, with its jet pointing straight at us. Observations suggest that gamma-ray bursts are actually very rare in the Milky Way.”

To which he added: “We don’t really expect to be affected significantly more often than every billion years or so—there is no reason to lose sleep over the possibility.”


Astronomers Discover a Supernova/Gamma Ray Burst Hybrid

[/شرح]
Just when we thought we were beginning to understand what supernovae and gamma ray bursts were all about. Astronomers have just uncovered the true nature of what they thought was a regular supernova observed in January. At the time, it looked like a supernova emitting a 5-minute long burst of X-rays. But these X-rays were of a lower energy (known as “soft” X-rays) than expected leading some to believe this was a normal emission from a supernova explosion that was being observed during detonation (astronomers don’t usually get the chance to observe a star as it explodes and usually have to make do with analysing the supernova remnant). However, it is now believed this strange supernova event may have been emissions from a dying star at an intermediate mass, neither producing a supernova nor a gamma ray burst, but a combination of both…

Orbiting above Earth on January 9th 2008, the NASA/STFC/ASI Swift telescope caught a rare glimpse of what seemed to be a “normal” supernova at the precise moment of detonation. This observation was completely by luck, as Swift was already observing a supernova remnant (SN 2007uy) in spiral galaxy NGC 2770 that had exploded the previous year (90 million light-years away near the Lynx constellation). Then, as Swift was retrieving data from the SN 2007uy remnant, SN 2008D blasted a 5-minute long burst of X-rays in the same galaxy making this the first supernova to be directly observed.

However, looks can be deceiving. Researchers from a host of institutions including Italian National Institute for Astrophysics (INAF), the Max-Planck Institute for Astrophysics (MPA) and the European Southern Observatory (ESO) have analysed the supernova data thoroughly and at first agreed with the original assessment that it was indeed “normal.”

What made this event very interesting is that the X-ray signal was very weak and ‘soft’, very different from a gamma-ray burst and more in line with what is expected from a normal supernova.” – Paolo Mazzali, INAF’s Padova Observatory/MPA, research leader.

However, astronomers at the Asiago Observatory in Northern Italy had designated the event as a Type 1c supernova, more commonly associated with long-period gamma-ray bursts. Type 1c supernovae are generated by hydrogen-poor progenitor stars with helium-rich outer layers prior to exploding at the end of their lives. But SN 2008D generated soft X-rays more associated with smaller stellar explosions. Therefore SN 2008D was probably produced by a star that was massive at birth (approximately 30 solar masses), rapidly using up its hydrogen fuel in its short life until it was only 8-10 solar masses. At this point it exploded, probably creating a remnant black hole. This chain of thought has led Paolo Mazzali and his team to think SN 2008D was produced by an object of a mass at the boundary of a normal supernova and gamma-ray burst.

Since the masses and energies involved are smaller than in every known gamma-ray burst related supernova, we think that the collapse of the star gave rise to a weak jet, and that the presence of the Helium layer made it even more difficult for the jet to remain collimated, so that when it emerged from the stellar surface the [X-ray] signal was weak.” – Massimo Della Valle, co-investigator.

Researcher and co-author Stefano Valenti points out that this discovery indicates that all black hole-producing supernovae have the potential to be gamma-ray burst progenitors. & # 8220The scenario we propose implies that gamma-ray burst-like inner engine activity exists in all supernovae that form a black hole,” he added.


How Deadly Would a Nearby Gamma Ray Burst Be?

Despite the obvious doom and gloom associated with mass extinctions, they have a tendency to capture our imagination. After all, the sudden demise of the dinosaurs, presumably due to an asteroid strike, is quite an enthralling story.

But not all mass extinctions are quite as dramatic and not all have an easily identified culprit. The Ordovician extinction — one of the “big five” in Earth’s history — occurred around 450 million years ago when the population of marine species plummeted. Evidence suggests that this occurred during an ice age and a gamma ray burst is one of several possible mechanisms that may have triggered this extinction event.

Gamma ray bursts (GRBs) are the brightest electromagnetic blasts known to occur in the Universe, and can originate from the collapse of the most massive types of stars or from the collision of two neutron stars. Supernovae are stellar explosions that also can send harmful radiation hurtling towards Earth. Both GRBs and supernovae are usually observed in distant galaxies, but can pose a threat if they occur closer to home, where they can strip the Earth’s upper atmosphere of its protective ozone layer leaving life exposed to harmful ultraviolet radiation from the Sun.

A new paper, titled “Ground-Level Ozone Following Astrophysical Ionizing Radiation Events – An Additional Biological Hazard?” published in the journal علم الأحياء الفلكي took a look at the ramifications of a nearby GRB or supernova and the effects on life. The research was funded by the Exobiology and Evolutionary Biology element of the NASA Astrobiology Program.

The marine life of the Ordovician fell victim to a mass extinction, the cause of which might have been a gamma ray burst. Credit: William B.S. Berry

Less ozone there, more ozone here

Normally, the ozone layer in the upper atmosphere shields the Earth’s surface from harmful ultraviolet light. But a GRB or supernova would quickly eviscerate that layer. As the UV rays penetrate the planet’s surface they would break apart oxygen molecules and ground-level ozone would form, according to Washburn University astrophysicist Brian Thomas. We see this kind of ozone on hot, polluted days when smog alerts warn us to stay indoors for health reasons. But would the ground-level ozone created after a GRB pose a longterm biological threat? Thomas and his colleague Byron Goracke investigated the severity of this ground-level ozone and its potential effects on life using an atmospheric model to simulate a particular case of a GRB occurring over the South Pole.

“A GRB could happen over any latitude or time but we chose the South Pole mainly to look at a very high depletion case,” explains Thomas. “When the radiation enters the atmosphere over a pole, the depletion is concentrated there instead of spread around the globe.”

This is because the radiation produces chemical changes in the middle atmosphere, and atmospheric transport from this region is mainly towards the pole making the effect of the GRB most extreme in this location. A burst at the South Pole fits in with theories of the Ordovician extinction because the measured extinction rates match the models that predicts latitude-dependent biological damage.

The ozone layer in the stratosphere blocks harmful UV radiation from reaching the surface of the Earth. A gamma ray burst would deplete the ozone layer, allowing UV radiation through. الائتمان: ناسا

Thomas and his team of researchers used computer models to determine that the amount of ozone present in the lower atmosphere following a GRB concentrated on the South Pole is around 10 parts per billion (ppb) and this amount varies with the seasons.

However, it takes at least 30 ppb of ozone to increase the risk of death due to respiratory failure in humans. Ground-level ozone can also damage plants by reducing chlorophyll production or killing the cells outright, but once again there needs to be at least 30 ppb in the atmosphere before ozone becomes a risk to vegetation.

Ozone is also water soluble, which is particularly relevant to the Ordovician mass extinction as most life at the time was marine life. If all of the 10 ppb of ozone generated by a GRB became dissolved in the oceans, it would still only have a very minor impact, if any, on some bacteria and fish larvae, and wouldn’t have played a part in the Ordovician mass extinction. It’s quite clear, therefore, that a GRB event alone does not cause the kind of elevated ground-level ozone that’s deadly to life.

However, this negative result is still vital to understanding what would or wouldn’t happen to the Earth’s atmosphere and its inhabitants following the energy from a GRB or supernova reaching our planet. A GRB would deplete the ozone layer in the upper atmosphere, allowing harmful UV radiation to reach the ground and thus have dire consequences for life. However, the ground-level ozone caused by the GRB would not be an additional hazard for life.

Understanding what causes mass extinctions is also important for the search for life in the Universe. Discovering a planet that ticks all the boxes for habitability may sound promising, but perhaps less so if a GRB or supernova recently occurred nearby. In the hunt for life we also need to consider the possibility that any life that might have existed on a distant planet could already be extinct.


—A supermassive object with such a strong gravitational field that nothing, not even light, can escape it.

—The remnant of an extinct supernova. Next to black holes, neutron stars are the most dense objects in the universe.

—A rapidly spinning neutron star with its magnetic axis inclined relative to its rotation axis. Radiation streams continuously from the pulsar along its magnetic axis, so if the magnetic axis passes through our line of sight as the pulsar rotates, we see a flash. The rate of the

—The final collapse stage of a supergiant star.

Cite this article
Pick a style below, and copy the text for your bibliography.

Citation styles

Encyclopedia.com gives you the ability to cite reference entries and articles according to common styles from the Modern Language Association (MLA), The Chicago Manual of Style, and the American Psychological Association (APA).

Within the “Cite this article” tool, pick a style to see how all available information looks when formatted according to that style. Then, copy and paste the text into your bibliography or works cited list.


شاهد الفيديو: Brandnetel - ontzetting film 2016 (شهر فبراير 2023).