انفجار أشعة غاما هو وميض ضوئي قصير لكنه قوي جدًا، يحدث عند اندماج نجمين نيوترونيين أو انهيار نجم ضخم. داخل هذا الوميض، تندفع تدفقات البلازما بسرعة هائلة وتتصادم مع بعضها البعض. موجة الصدمة الناتجة عن التصادم تسخن المادة، فتبدأ في التوهج — هكذا يولد الإشعاع الذي نلتقطه على الأرض.
لفترة طويلة، لم يتمكن العلماء من حساب دقيق لكيفية ولادة الضوء داخل انفجار أشعة غاما. المشكلة أن هذا الإشعاع يضغط بدوره على البلازما ويغير حركتها — كما لو كان مصباح يدوي يدفع الضباب. باحثو الدراسة الجديدة بنوا لأول مرة نموذجًا حاسوبيًا يأخذ في الاعتبار هذا التأثير المتبادل بكل تفاصيله. لقد تتبعوا مسار موجات الصدمة من لحظة ولادتها حتى خروج الضوء إلى الخارج.
النتيجة فاجأتهم: موجة الصدمة الخلفية (تلك التي تتحرك للخلف عكس التدفق الساقط) تستمر في "التوهج" حتى حيث تكون البلازما شبه شفافة للإشعاع. سابقًا كان يُعتقد أن الضوء في مثل هذه المناطق لم يعد يؤثر على المادة. الآن اتضح أن التأثير يستمر لفترة أطول مما كانوا يظنون. الضوء لا يتشتت على سطح واحد محدد، بل عبر نطاق واسع من المسافات — مثل الضباب الذي يشتت أضواء السيارة ليس في نقطة واحدة بل عبر سمكه بالكامل.
في النهاية، يصبح طيف الإشعاع مشابهًا لانفجارات أشعة غاما الحقيقية: فوتونات كثيرة منخفضة الطاقة وأقل منها عالية الطاقة. هذا يعني أن النموذج يصف الفيزياء داخل الوميض بدقة. فهم هذه العمليات سيساعد في قراءة أفضل للإشارات القادمة من الكوارث البعيدة في الكون.
انفجار أشعة غاما يمكن أن يطلق في ثانية واحدة طاقة أكبر من التي تطلقها الشمس طوال حياتها.