في 9 أكتوبر 2022، رصدت كواشف أرضية انفجار غاما بقوة غير مسبوقة. كان GRB 221009A شديد السطوع لدرجة أن إشعاعه أيّن الطبقات العليا من الأيونوسفير، بينما تعمّت أجهزة الأقمار الصناعية مؤقتًا. في طيف هذا الانفجار، ميّز علماء الفلك لأول مرة بشكل موثوق سلسلة من خطوط الانبعاث التي تغيّرت طاقتها مع الزمن وفق قانون أُسّي. تصرّف الخطّ كمسافر يفقد طاقته وسط حشد من الإلكترونات.

النموذج الذي اقترحه الباحثون يصف هذا المسار. يولد الخطّ في منطقة تحت الفوتوسفير من النفاث (المنطقة الداخلية غير الشفافة للإشعاع) عند إفناء أزواج إلكترون-بوزيترون، أي تحوّل الجسيم والجسيم المضاد إلى إشعاع. الطاقة الابتدائية للفوتونات هي 511 كيلو إلكترون فولت. ثم تمر الفوتونات عبر بلازما كثيفة بدرجة حرارة إلكترونات حوالي 2 كيلو إلكترون فولت وكثافة 2×$10^9$ سم⁻³. عند كل تشتت على إلكترون، يفقد الفوتون جزءًا من طاقته، وتسمى هذه العملية كومبتون العكسي (down-Comptonization)، أي تبريد الفوتونات. ونتيجة لذلك، تنخفض طاقة الخطّ من 37 إلى 6 ميغا إلكترون فولت.

أعادت الحسابات إنتاج التطور المرصود للخطّ: الطاقة المركزية تتناقص وفق قانون أُسّي بأس -1.11، وعرض الخطّ يبقى حوالي 10% من الطاقة، بينما يتناقص التدفق بأس -1.94. هذه القيم متوافقة مع البيانات ضمن حدود الخطأ. النتيجة الرئيسية هي تقييد بارامترات البلازما في النفاث: كثافة الإلكترونات 2×$10^9$ سم⁻³ ودرجة حرارة 2 كيلو إلكترون فولت. وهذا يشير إلى وجود بلازما حرارية كثيفة في النفاث النسبي، وهو أمر لم يكن مؤكدًا من الملاحظات من قبل.

يجمع العمل لأول مرة بين عملية كومبتون العكسي وديناميكا النفاث لتفسير تطور خطّ الانبعاث. سابقًا، كان من غير الواضح لماذا يتطور الخطّ وفق قانون أُسّي وما هي الآلية المسؤولة عن خصائصه. الآن أصبح واضحًا أن الخطّ يولد من إفناء الأزواج، ثم يبرد عبر كومبتون العكسي في البلازما الكثيفة للنفاث. يمكن تطبيق هذه الطريقة لتشخيص البلازما في انفجارات غاما الأخرى والنفاثات الفيزيائية الفلكية. يصبح الخطّ أداة تسمح بالنظر داخل القذف النسبي وقياس كثافته ودرجة حرارته. المسافر، وهو يشق طريقه عبر الحشد، يخبرنا عن طبيعة هذا الحشد.