اكتشف التلسكوب الفضائي المتكامل التابع لوكالة الفضاء الأوروبية انفجارًا غير مسبوق لأشعة جاما ناتجًا عن انفجار نجم بعيد، مما تسبب في اضطرابات شديدة في الغلاف الأيوني للأرض. وكان هذا الحدث هو ألمع وأقوى حدث من نوعه تم تسجيله على الإطلاق، مما دفع الباحثين إلى استكشاف الروابط المحتملة للانقراضات الجماعية عبر تاريخ الأرض.
اكتشف التلسكوب الفضائي المتكامل التابع لوكالة الفضاء الأوروبية انفجارًا ضخمًا لأشعة جاما يضرب الأرض. وتسبب الانفجار في اضطرابات شديدة في الغلاف الأيوني لكوكبنا. وعادة ما ترتبط مثل هذه الاضطرابات بأحداث جسيمات عالية الطاقة على الشمس، لكنها هذه المرة كانت نتيجة لانفجار نجم على بعد حوالي 2 مليار سنة ضوئية. يمكن أن يوفر تحليل تأثير الانفجار معلومات حول الانقراضات الجماعية في تاريخ الأرض.
في الساعة 15:21 بتوقيت وسط أوروبا في 9 أكتوبر 2022، اكتشفت العديد من الأقمار الصناعية عالية الطاقة الموجودة في مدار قريب من الأرض، بما في ذلك مهمة Integral التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، انفجارًا شديد السطوع ومستمرًا لأشعة جاما (GRB).
أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية المختبر الدولي للفيزياء الفلكية لأشعة جاما (Integral) في عام 2002، وهو يقوم بالكشف عن انفجارات أشعة جاما كل يوم تقريبًا منذ ذلك الحين. ومع ذلك، فإن انفجار أشعة جاما هذا، المسمى GRB221009A، ليس عاديًا على الإطلاق. وقال ميركو بيرسانتي من جامعة لاكويلا في إيطاليا: "ربما يكون هذا هو ألمع انفجار لأشعة جاما اكتشفناه على الإطلاق".
كانت انفجارات أشعة جاما في السابق أحداثًا غامضة، ولكن من المعروف الآن أنها انفجارات من الطاقة الناتجة عن انفجارات نجمية تسمى المستعرات الأعظم، أو اصطدام نجمين نيوترونيين فائقي الكثافة.
قال المؤلف المشارك بيترو أوبيرتيني من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية في روما بإيطاليا: "لقد قمنا بقياس انفجارات أشعة غاما منذ الستينيات، وهذا هو أقوى انفجار لأشعة غاما تم قياسه على الإطلاق. في الواقع، إنه قوي جدًا لدرجة أن أقرب سجل له أضعف بعشر مرات. وفقًا للإحصاءات، فإن انفجارات GRB بقوة GRB221009A تحدث مرة واحدة فقط كل 10000 عام".
التأثير على الغلاف الأيوني للأرض
وفي غضون 800 ثانية من اصطدام أشعة جاما بالأرض، أنتج الانفجار طاقة كافية لتنشيط أجهزة كشف البرق في الهند. التقطت الأجهزة الألمانية إشارات تشير إلى أن الغلاف الأيوني للأرض قد تعرض للانزعاج بسبب الانفجار لعدة ساعات. هذه الطاقة الشديدة أعطت فريق البحث فكرة البحث عن تأثير الانفجار على الغلاف الأيوني للأرض.
الأيونوسفير هو الطبقة الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للأرض والتي تحتوي على غازات مشحونة كهربائيًا تسمى البلازما. ويتراوح ارتفاعها من 50 كيلومتراً إلى 950 كيلومتراً. يطلق الباحثون على ذلك اسم الجانب العلوي من الغلاف الأيوني فوق 350 كيلومترًا والأيونوسفير السفلي تحت 350 كيلومترًا. الغلاف الأيوني هش للغاية، ويمكن للمركبة الفضائية الحفاظ على مداره في معظمه.
أحدها هو القمر الصناعي الصيني لرصد الزلازل والكهرومغناطيسية (CSES)، المعروف أيضًا باسم "تشانغ هنغ"، وهي مهمة فضائية مشتركة بين الصين وإيطاليا. تم إطلاقه في عام 2018، وهو يراقب التغيرات في السلوك الكهرومغناطيسي للسطح العلوي للأيونوسفير. وتتمثل مهمتها الرئيسية في دراسة الروابط المحتملة بين التغيرات في الغلاف الأيوني وحدوث الأحداث الزلزالية مثل الزلازل، ولكن يمكنها أيضًا دراسة تأثير النشاط الشمسي على الغلاف الأيوني.
في الماضي، تم العثور على انفجارات GRB التي تؤثر على الجانب السفلي من الغلاف الأيوني في الليل، عندما يختفي تأثير الشمس، ولكن لم يتم العثور على انفجارات GRB التي تؤثر على الجانب العلوي. وهذا يقود الناس إلى الاعتقاد أنه بحلول الوقت الذي تصل فيه القوة الانفجارية لـ GRB إلى الأرض، لم تعد قوية بما يكفي لإحداث تغييرات في موصلية الغلاف الأيوني، مما يؤدي إلى تغييرات في المجال الكهربائي.
ولكن هذه المرة، عندما نظر العلماء، كان حظهم مختلفًا. التأثير واضح وقوي. ولأول مرة على الإطلاق، رأوا اضطرابات قوية على شكل تغيرات قوية في المجال الكهربائي على الجانب العلوي من الغلاف الأيوني.
التأثير بعيد المدى لانفجارات أشعة جاما
حدث انفجار أشعة جاما هذا في مجرة تبعد حوالي 2 مليار سنة ضوئية، أي منذ 2 مليار سنة، لكنها لا تزال تحتوي على طاقة كافية للتأثير على الأرض. في حين أن الشمس عادة ما تكون المصدر الرئيسي للإشعاع الكبير بما يكفي للتأثير على الغلاف الأيوني للأرض، فإن انفجارات GRB أثارت أدوات تستخدم عادة لدراسة الانفجارات العملاقة في الغلاف الجوي للشمس، والمعروفة باسم التوهجات الشمسية. وقالت الباحثة وعالمة الفيزياء الشمسية في وكالة الفضاء الأوروبية لورا هايز: "من الجدير بالذكر أن هذا الاضطراب أثر على الطبقة الدنيا من الغلاف الأيوني للأرض، على بعد عشرات الكيلومترات فقط من سطح الأرض، مما ترك بصمة مماثلة لتوهج شمسي كبير".
تأخذ هذه البصمة شكل التأين المتزايد في الجانب السفلي من الغلاف الأيوني. تم اكتشاف هذه الظاهرة في إشارات الراديو ذات التردد المنخفض للغاية التي ترتد بين الأرض والغلاف الأيوني السفلي للأرض. توضح لورا: "في الأساس، يمكننا القول أن الغلاف الأيوني قد "تحرك" إلى ارتفاع أقل". "لقد اكتشفنا ذلك بالطريقة التي ترتد بها موجات الراديو على طول الغلاف الأيوني."
ونشرت لورا هذه النتائج في عام 2022. وأوضحت: "هذا يعزز فكرتنا القائلة بأن المستعرات الأعظم في درب التبانة قد يكون لها عواقب أكثر خطورة". كان هناك جدل حاد حول العواقب المحتملة لانفجارات أشعة جاما في مجرة درب التبانة.
وفي أسوأ السيناريوهات، لا تؤثر انفجارات أشعة جاما على الغلاف الأيوني فحسب، بل يمكن أن تلحق الضرر أيضًا بطبقة الأوزون، مما يسمح للأشعة فوق البنفسجية الخطيرة القادمة من الشمس بالوصول إلى سطح الأرض. ومن المتوقع أن يكون هذا التأثير أحد أسباب بعض أحداث الانقراض الجماعي التي حدثت على الأرض في الماضي. لكن لدراسة هذه الفكرة، نحتاج إلى المزيد من البيانات.
الآن بعد أن عرفوا ما الذي يجب البحث عنه، بدأ الفريق في مراجعة البيانات التي جمعها CSES وربطها بانفجارات أشعة جاما الأخرى التي شاهدتها Integral. في حين أنه لا يمكنهم العودة إلا إلى إطلاق CSES في عام 2018، فقد تم التخطيط بالفعل لمهام المتابعة، مما يضمن أن هذه النافذة الجديدة الرائعة ستستمر في الانفتاح على الطريقة التي تتفاعل بها الأرض مع الكون البعيد جدًا.