صورتان لنفس المنارة: كيف اكتُشفت بنية النفاث الكوني ✎

الأصل: "The angular structure of the GW170817 jet from prompt emission alone"
· R. Moradi, R. Ruffini
arXiv:2609.04776v1 · 2026-09-04 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
من خلال انفجارين متطابقين شوهدا من زاويتين مختلفتين، أُعيد بناء توزيع الضوء في نفاث غير مرئي.

المنارة تضيء بشكل مختلف بحسب مكان النظر إليها. إذا كان القارب يتجه مباشرة نحو الشعاع، يبدو الضوء ساطعًا بشكل مبهر. أما إذا كان الرائي على الشاطئ ولا يرى سوى حافة الشعاع، فتبدو المنارة خافتة. صورتان لنفس المنارة من زاويتين مختلفتين تساعدان في فهم كيفية ترتيب ضوئها. وهكذا تقريبًا تمكن العلماء من فهم انفجارين كونيين.

الانفجار الأول، GRB 090510، كان ساطعًا مثل ضوء كشاف في الوجه: كنا ننظر تقريبًا على طول محور نفاثه. أما الثاني، GW170817، فقد وُلد من اندماج نجمين نيوترونيين وكان أضعف بمليون مرة. لم يتمكن العلماء لفترة طويلة من فهم السبب: هل نراه من الجانب، أم أن النفاث نفسه غير متجانس البنية؟

النفاث (jet) هو تيار ضيق من المادة يُقذف أثناء الانفجار بسرعة قريبة من سرعة الضوء. وتعتمد شدة سطوعه على الزاوية التي ننظر منها إليه.

افترض العلماء أن الانفجارين هما نظامان متطابقان، لكن يُريان من زاويتين مختلفتين: الأول على طول المحور، والثاني بزاوية حوالي 20 درجة. قارنوا سطوع الانفجارين ولونهما وحصلوا على رقم بسيط: الطاقة في النفاث تزداد مع سرعة المادة مرفوعة إلى الأس 3.76. هذا يعني أن النفاث غير متجانس البنية: في مركزه يكون سريعًا وساطعًا، وعند الأطراف يتباطأ ويخفت. هذا التفسير استبعد عدة نماذج سابقة. واتضح أن ضعف GW170817 ليس مجرد صدفة في زاوية الرؤية، بل هو خاصية من خصائص النفاث نفسه. على خط رؤيتنا، تصدر المادة طاقة أقل ببساطة. هذا الاكتشاف يساعد في فهم أفضل لكيفية حدوث الانفجارات في الكون ولماذا لا نرى سوى جزء صغير منها.

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.

n = \frac{\ln(E_{\mathrm{iso}}^{(A)}/E_{\mathrm{iso}}^{(B)})}{\ln(E_{\mathrm{p,i}}^{(A)}/E_{\mathrm{p,i}}^{(B)})}
نسبة لوغاريتمات الطاقات الخواصية والطاقات الذروية للانفجارين تعطي ميل اعتماد الطاقة المنبعثة على معامل لورنتز.
E_{\mathrm{p,i}} \propto \Gamma(\theta_{\mathrm{v}})
الطاقة الذروية للطيف تتناسب مع معامل لورنتز للمادة على خط الرؤية.
R_{\gamma} = 2\Gamma^2(\theta_{\mathrm{v}}) c T_{\mathrm{ang}}
نصف القطر الذي يُشع منه انفجار غاما يُحدد بمعامل لورنتز وزمن التشتت الزاوي.
المفاهيم
انفجار غاما