الانفجارات النجمية تنفخ فقاعات أشعة جاما العملاقة ⚡ экспресс
باستخدام محاكاة مغناطيسية هيدروديناميكية بشروط كونية أولية ونقل ديناميكي للأشعة الكونية من عدة أنواع في نطاق MeV–TeV، تم لأول مرة إعادة إنتاج تكوين انبعاثات غاما ثنائية الفصوص مماثلة لفقاعات فيرمي، دون مشاركة نواة نشطة — فقط بفعل تشكل النجوم والمستعرات العظمى. تضمنت المحاكاة توليد أشعة غاما من اضمحلال البيونات المحايدة، والإشعاع الكابح النسبي، وتأثير كومبتون العكسي. في جميع المجرات الثلاث المُحاكاة ذات كتلة تشبه درب التبانة، توجد مثل هذه التدفقات، حيث تتقلب سعتها وشكلها وطيفها مع الزمن، متناوبة بين أطوار يهيمن عليها الليبتونات وأخرى يهيمن عليها الهادرونات. وُجد أن الأطياف التي يتجاوز فيها تدفق كومبتون العكسي مساهمة اضمحلال البيونات بمقدار O(1)، تتوافق جيدًا مع قياسات Fermi-LAT. كما تتنبأ المحاكاة بإشعاع راديوي سنكروتروني وأشعة سينية لينة، مما يكشف عن مظاهر رصدية جديدة تربط الوسط المحيط بالمجرات بفيزياء الأشعة الكونية ونشاط مركز المجرة.
في مركز مجرتنا درب التبانة، يغلي قدر نجمي هائل. هناك تولد النجوم الضخمة وتموت: كل موت هو انفجار سوبرنوفا، يقذف في الفضاء سحباً من الجسيمات المشحونة. هذه الجسيمات، بعد تسارعها إلى ما يقرب من سرعة الضوء، وعند اصطدامها بالغاز والإشعاع، تُصدر ضوء جاما — الأكثر طاقة في الطبيعة. وهكذا، فوق مستوى المجرة، تنتفخ فقاعتان بارتفاع عشرات الآلاف من السنوات الضوئية — تماماً كفقاعات البخار فوق الماء المغلي. وقد رصدها تلسكوب فيرمي في عام 2010، لكن نموذجاً حاسوبياً أظهر الآن فقط أن الثقب الأسود ليس له دخل في الأمر؛ فالحياة الصاخبة للنجوم العادية كافية. والأكثر من ذلك، أن مناطق مختلفة من الفقاعات تتوهج بطرق مختلفة — وهذا يعتمد على كيفية فقدان الجسيمات للطاقة. هذا ’قوس القزح‘ في أشعة جاما يُسمى الطيف. والأمر الأكثر إدهاشاً: الفقاعات ليست غازاً ساخناً، بل وهج جسيمات تسارعت إلى ما يقرب من سرعة الضوء. وفي الوقت نفسه، تنبأت المحاكاة بأنه حيث يوجد وهج جاما، لا بد أن توجد موجات راديوية وأشعة سينية أيضاً. والآن يعرف الفلكيون أين يوجهون تلسكوباتهم.
🎯 على عكس ما قد يخطر بالبال، فإن ضوء الفقاعات لا ينشأ عن حرارة، بل عن جسيمات تكاد تبلغ سرعة الضوء.