صورتان لنفس المنارة. الأولى التُقطت من قارب يبحر مباشرة نحو شعاع الضوء، والثانية من الشاطئ حيث يلامس الشعاع حافة السماء فقط. من هاتين الصورتين يمكن استعادة كيفية توزيع ضوء المنارة عبر الزوايا، دون الاقتراب منها. هذا تقريبًا ما فعله علماء الفلك مع انفجارين من أشعة غاما يعتبرونهما توأمين.
الانفجار الأول، GRB 090510، رُصد في عام 2009. كان ساطعًا مثل ضوء كشاف في الوجه: نظرنا إليه تقريبًا على طول محور نفاثه. أما الثاني، GW170817، فقد وُلد من اندماج نجمين نيوترونيين في عام 2017، وكان أضعف بمليون مرة. لفترة طويلة لم يُفهم السبب: هل نراه من الجانب، أم أن النفاث نفسه غير متجانس؟
افترض مؤلفو الدراسة الجديدة أن هذين الانفجارين يمثلان نفس النوع من الأنظمة، لكن يُريان من زاويتين مختلفتين: الأول على طول المحور، والثاني بزاوية حوالي 20 درجة. ثم اتخذوا خطوة غير متوقعة: تخلوا عن الإزاحة الدوبلرية التقليدية التي تعمل مع مصدر نقطي. بدلاً من ذلك، اعتبروا مخروطًا من الإشعاع مملوءًا بالمادة. بالنسبة لمثل هذا المخروط، يعتمد السطوع الذي نراه فقط على كمية الطاقة المنبعثة في اتجاهنا، بينما يعتمد لون الانفجار على سرعة المادة في تلك النقطة. هذا سمح بمقارنة الانفجارين دون أي معامل حر.
من نسبة الطاقتين (7.45±1.41)×10^5 والطاقتين الذرويتين 36.4±9.8، حصلوا على الأس n = 3.76±0.29. هذا يعني أن الطاقة المنبعثة لكل وحدة زاوية صلبة تزداد مع سرعة المادة مرفوعة إلى الأس 3.76. هذه القيمة تستبعد أربعة نماذج شائعة لبنية النفاث بمستويات تتراوح بين 4.7σ و13σ: التدفق المنتظم دون بنية طاقية، والبنية المعتمدة فقط على الحمل الباريوني، والنفاث الأدنى البنية، والمخروط المنتظم الذي يُرى من حافته.
باستخدام نقطتي ارتكاز من الأدبيات العلمية: معامل لورنتز لنواة GRB 090510 (لا يقل عن 1200) وزاوية رصد GW170817 (19-25 درجة)، تم تحويل الميل إلى ملف زاوي. اتضح أنه خارج النواة التي يبلغ نصف زاويتها 2-5 درجات، تتناقص الطاقة مع الزاوية مرفوعة إلى أس −7.4، وعلى خط الرؤية تتوافق سرعة المادة مع معامل لورنتز قدره 33. كما أعطى نفس الملف نصف القطر الذي تنشأ عنده أشعة غاما: 2.7×10^13 سنتيمتر. هذا يفسر 0.41 ثانية من التأخير البالغ 1.74 ثانية بين موجات الجاذبية وانفجار غاما؛ والباقي هو الوقت الذي استغرقته النفاثة لاختراق الغلاف من المادة المقذوفة أثناء الاندماج.
سابقًا، لمعرفة شكل النفاث، كان يتعين مراقبة توهجه اللاحق لشهور ووضع افتراضات حول كثافة الغاز المحيط. الآن يكفي طيفان لحظيان. تبين أن ضعف GW170817 ليس نتيجة رؤيتنا للنواة الساطعة من الجانب، بل خاصية جوهرية للنفاث: على خط رؤيتنا، تصدر المادة طاقة أقل ببساطة. هذا يغير النظرة إلى انفجارات غاما القصيرة وعلاقتها باندماجات النجوم النيوترونية. المنارة التي بدت خافتة، في الواقع تضيء بشكل مختلف، والآن نعرف كيف.
التأخير بين موجات الجاذبية وإشعاع غاما في GW170817 بلغ 1.74 ثانية. منها 0.41 ثانية يُفسر بالتشتت الزاوي للإشعاع، والباقي هو الوقت الذي احتاجه النفاث لاختراق الغلاف من المادة المقذوفة أثناء الاندماج.
في رواية «تواصل» لكارل ساغان، تصل إشارة من الفضاء على شكل سلسلة من النبضات يفك الأبطال شفرتها باعتبارها بنية. هنا أيضًا تُستعاد بنية النفاث من نبضتين، لكن بدل رسالة فضائية، لدينا وميضا غاما طبيعيان يُريان من زاويتين مختلفتين.