دانشمندان بر این باورند که برای یک فوران «غیرممکن» انرژی که به زمین برخورد کرده است، توضیحی پیدا کرده‌اند.

دانشمندان سال گذشته گزارش دادند شواهدی را دیده‌اند که فوران ناگهانی و شدید پرتو گاما ممکن است از ادغام میان ستاره‌های نوترونی و یک جسم فشرده دیگر به شکل یک ستاره نوترونی یا سیاهچاله به وجود بیاید؛ [پدیده‌ای] که پیش از این تصور می‌شد امکان‌پذیر نیست.

دانشمندان در ابتدا تصور می‌کردند این انفجار ۵۰ ثانیه‌ای هنگام رُمبش یک ستاره عظیم پدید آمده اما بررسی بیشتر با مشاهده پس‌تاب این گسیل نشان داد که این پدیده در واقع یک «کیلونووا» است که زمانی اتفاق می‌افتد که ستاره‌های نوترونی با دیگر اجرام فشرده ادغام می‌شوند. پیش از این تصور می‌شد تنها یک ابرنواختر می‌تواند انفجاری طولانی از پرتو گاما از این نوع را ایجاد کند.

[توضیح: رمبش گرانشی به فروپاشی اجرام به درون خود در اثر گرانش خود آن اجرام گفته می‌شود که در ستاره‌های نوترونی و ابرنواخترها و سایر اجرام بسیار عظیم کیهانی رخ می‌دهد]

اما محققان اینک تصور می‌کنند برای عامل این انفجار بی‌سابقه، شدید و به ظاهر غیرممکن نور توضیحی یافته‌اند.

آن‌ها مراحل تکاملی ادغام میان یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی را شبیه‌سازی کردند و دریافتند سیاهچاله‌ای که از آن ادغام به جا مانده، می‌تواند فوران‌هایی سریع از موادی را به بیرون بفرستد که [سیاهچاله] از ستاره نوترونی بلعیده‌شده به دست آورده است.

اگر صفحه‌ای که سیاهچاله را احاطه کرده، یک میدان مغناطیسی به قدر کافی ضعیف داشته باشد، این فوران خروجی ممکن است روشن باشد و مدت طولانی دوام بیاورد.

شبیه‌سازی‌ها نشان داد که روشنایی و مدت زمان آن با انفجار مرموز پرتو گامایی که دانشمندان سال گذشته در پی مشاهده سال پیش‌تر از آن گزارش کرده بودند، همخوانی دارد.

آن‌ها لزوما در پی یافتن توضیحی برای انفجار پرتو گاما نبودند و این کار را صرفا برای این انجام دادند که بهتر بفهمند این فوران‌ها هنگام ادغام چگونه کار می‌کنند و بعد از آن چه اتفاقی برایشان می‌افتد. اما دانشمندان دریافتند که این پدیده با مشاهدات فوران پرتو گامای «غیرممکن» مطابقت دارد.

اره گت‌لیب، پژوهشگری که به سرپرستی این پژوهش کمک کرد، گفت: «تاکنون هیچ کس دیگری هیچ تحقیق عددی یا شبیه‌سازی را پیش نبرده است که از ادغام یک جرم فشرده تا شکل‌گیری فوران و تکامل در مقیاس بزرگ را به طور مداوم دنبال کند.»

«انگیزه ما این بود که این کار را برای نخستین بار انجام دهیم و آنچه ما پیدا کردیم، دقیقا با مشاهدات جی‌آربی۲۱۱۲۱۱ای همخوانی داشت.»

این شبیه‌سازی به توضیح فوران پرتو گاما که به نام «جی‌آربی۲۱۱۲۱۱ای» شناخته می‌شود و سایر موارد مشابه کمک می‌کند. اما همچنین می‌تواند به ما در شناخت بهتر سیاهچاله‌ها و دیگر پدیده‌‌های غیرمعمول و شدید در گیتی کمک کند.

یکی از دلایل بسیاری که ستاره‌شناسان به فوران‌های پرتو گاما علاقه‌مندند، این است که این فوران‌ها «پدیده‌های چندپیام‌رسان»‌اندــ آن‌ها هم امواج گرانشی و هم امواج الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند و دانشمندان می‌توانند هر دو را مشاهده و با یکدیگر مقایسه کنند. اما این دقیقا به دلیل عظمت فضا و زمان تکامل این پدیده‌ها، چنین شبیه‌سازی‌هایی را دشوار می‌کند.

دانشمندان برای دور زدن این دشواری‌ها این سناریو را به دو قسمت تقسیم کردند تا هر کدام با رایانه قابل کنترل باشد. آن‌ها ابتدا زمان قبل از ادغام را شبیه‌سازی و سپس آن را به شبیه‌سازی رخدادهای پس از ادغام وصل کردند.

گت‌لیب گفت: «پیوند دادن دو شبیه‌سازی به ما امکان داد تا محاسبات را بسیار کم‌هزینه‌تر کنیم. فیزیک مسئله در مرحله پیش از ادغام بسیار پیچیده است زیرا دو جرم وجود دارد. مسئله بعد از مرحله پیش‌‌ــ‌ادغام بسیار ساده‌تر می‌شود چرا که تنها یک سیاهچاله وجود دارد.»

این شبیه‌سازی نشان داد که اجرام ابتدا با هم ادغام شدند تا سیاهچاله‌ عظیم‌تری را ایجاد کنند و سپس این سیاهچاله عظیم‌تر بقایای ستاره نوترونی را به سوی خود کشید. اما مقداری از آن جرم در دیسک چرخان پیرامون سیاهچاله صفحه گیر کرد‌ــ و زمانی که این ماده به درون سیاهچاله افتاد، عامل ایجاد فورانی بود که به سراسر گیتی پرتاب کرد و در سال ۲۰۲۱ به زمین برخورد کرد.

پژوهش اخیر «تکامل در مقیاس بزرگ فوران‌های نسبیتی چندثانیه‌ای حاصل از ادغام ستاره‌های نوترونی‌ــ‌سیاهچاله»، در روز ۱۸ اوت در آستروفیزیکال ژورنال منتشر شد. شناسایی این فوران پرتو گامای اصلی در مقاله مجله نیچر که در دسامبر سال گذشته منتشر شد، شرح داده شده بود.