- science
- No Comment
“حطام” سوبر نوفا ينفجر أشعة كونية في الفضاء السحيق
بعض الإشعاعات الفضائية التي تصطدم بالأرض لها أصل متفجر.
رصد علماء الفلك حطامًا من أ سوبرنوفا انفجار يحتمل أن يكون قادرًا على تفجير جزيئات عالية الطاقة – أو الأشعة الكونية – التي تقصف الأرض في كثير من الأحيان.
تربط النتائج الجديدة التي توصلوا إليها بين موجات الصدمة والحطام الناتج عن احتضار النجوم وبين مسرعات البروتونات الطبيعية عالية الطاقة في الفضاء ، والتي يطلق عليها اسم PeVatrons. لم يتم تحديد هذه المسرعات الكونية المثيرة للاهتمام – والتي تستمد اسمها من قدرتها على تعزيز طاقات الجسيمات إلى مستويات بيتا إلكترون فولت (PeV) القصوى – بشكل قاطع.
تم بالفعل أخذ بصمات حفنة من PeVatrons المشتبه بها قبل هذه الدراسة ، بما في ذلك واحدة في مركزنا درب التبانةالمجرة. يقول فريق البحث إن اكتشافهم الجديد لبقايا انفجار مستعر أعظم – سحابة من المواد تسمى G106.3 + 2.7 – قد يكون المرشح الواعد حتى الآن.
متعلق ب: ما هو السوبرنوفا؟
يختبئ الحطام على بعد 2600 سنة ضوئية من الأرض ، وله شكل مذنب وله بريق النجم النابض – نجم نيوتروني مغناطيسي عالي الدوران – في أحد طرفيه.
نظرًا لأن النجوم النيوترونية تتشكل عندما تتعرض النجوم لانهيار الجاذبية ، والذي يطلق أيضًا مستعرات عظمى ، فهناك سبب وجيه للباحثين للاعتقاد بأن النجم النابض وسحابة حطام المستعر الأعظم قد نشأت عن نفس الحدث العنيف.
باستخدام تلسكوب فيرمي للمنطقة الكبيرة التابع لوكالة ناسا ، رصد علماء الفلك توهجًا عالي الطاقة لأشعة غاما يشير إلى أن G106.3 + 2.7 قد يكون قادرًا على الإنجاز المرتبط بـ PeVatron المتمثل في تفجير الجسيمات بطاقة تعادل مليون مليار إلكترون فولت – أكبر بعشرة أضعاف. مثل الطاقات المتولدة عن مصادم هادرون كبير، أقوى مسرع للجسيمات على الأرض.
قال كي فانغ ، أستاذ الفيزياء المساعد في جامعة ويسكونسن ، ماديسون ، في وكالة ناسا: “يعتقد المنظرون أن بروتونات الأشعة الكونية الأعلى طاقة في مجرة درب التبانة تصل إلى مليون مليار إلكترون فولت أو طاقات بي في”. بيان. (يفتح في علامة تبويب جديدة) “كان من الصعب تحديد الطبيعة الدقيقة لمصادرهم ، والتي نسميها بيفاترون”.
يعتقد العلماء أن حطام المستعر الأعظم من النجوم الميتة يسرع الجسيمات إلى مثل هذه الطاقات العالية عندما تقع الجسيمات المشحونة في شرك الحقول المغناطيسية من حولها. تسمح هذه العملية لموجات الصدمة من المستعر الأعظم أن تضرب الجسيمات المحاصرة بشكل متكرر ، مما يزيد من طاقتها في كل مرة. أخيرًا ، تكون الجسيمات نشطة جدًا لدرجة أن بقايا المستعر الأعظم لا يمكنها الاحتفاظ بها ، وتهرب الجسيمات إلى الفضاء بسرعات قريبة من الضوء مثل الأشعة الكونية.
كان تتبع الأشعة الكونية حتى حطام المستعر الأعظم أمرًا صعبًا لأن البروتونات التي تتكون منها الأشعة الكونية مشحونة كهربائيًا. وبالتالي ، فإن الأشعة الكونية عرضة للتشتت أثناء تفاعلها مع المجالات المغناطيسية أثناء رحلتها عبر الفضاء. لذلك لا يمكن لعلماء الفلك أن يعرفوا بسهولة من أي اتجاه تأتي الأشعة عندما تصل أخيرًا إلى كوكبنا.
نظرًا لأن تسارع البروتونات إلى مثل هذه السرعات العالية يتسبب في انبعاث أشعة جاما ، فإن هذا الضوء عالي الطاقة يمكن أن يكون بديلاً جيدًا لاكتشاف مصدر الأشعة الكونية.
متعلق ب: تأتي أقوى الأشعة الكونية من المجرات البعيدة
اكتشف كل من Fermi ونظام مصفوفة تلسكوب التصوير الإشعاعي النشط للغاية (VERITAS) في مرصد فريد لورانس ويبل ، جنوب أريزونا ، أشعة جاما من داخل ذيل حطام المستعر الأعظم G106.3 + 2.7. بالإضافة إلى ذلك ، وجدت مراصد أخرى فوتونات عالية الطاقة للغاية قادمة من نفس المنطقة ، مما يشير إلى أن هذا قد يكون بالفعل من نوع PeVatron.
“كان هذا الكائن مصدر اهتمام كبير لفترة من الوقت الآن ، ولكن لتتويجه باعتباره PeVatron ، كان علينا إثبات أنه يقوم بتسريع البروتونات ،” الباحث هنريك فليشاك مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسافي جرينبيلت بولاية ماريلاند.
“المهم هو أن الإلكترونات المتسارعة إلى بضع مئات من TeV يمكن أن تنتج نفس الانبعاث. الآن ، بمساعدة 12 عامًا من بيانات Fermi ، نعتقد أننا أثبتنا أن G106.3 + 2.7 هو بالفعل PeVatron.”
لتحليل أشعة جاما من السحابة على شكل مذنب ، كان على الفريق أولاً حساب النجم النابض – الذي يطلق عليه J2229 + 6114 – الذي يصدر أشعة غاما الخاصة به أثناء دورانه بسرعة. نظرًا لأن الضوء عالي الطاقة ينطلق نحو الأرض فقط خلال نصف فترة دوران النجم النابض ، فقد تجاهل الباحثون ببساطة انبعاثات أشعة غاما خلال هذه الفترة.
يبدو أن ذيل G106.3 + 2.7 يبث عددًا قليلاً من فوتونات أشعة جاما ذات طاقات أقل من 10 جيجا إلكترون فولت (GeV) ؛ فوق هذا المعيار ، كان تأثير النجم النابض ضئيلًا. كما أشار نقص أشعة جاما التي تقل عن 10 جيجا إلكترون فولت إلى أن الانبعاثات المكتشفة لم تكن ناجمة عن الإلكترونات المتسارعة.
قاد هذا الاكتشاف الباحثين إلى استنتاج أن مصدر بعض أشعة جاما من G106.3 + 2.7 كان بالفعل تسارع البروتونات إلى طاقات على مستوى PeV.
قال فانغ: “حتى الآن ، يعتبر G106.3 + 2.7 فريدًا من نوعه ، ولكن قد يتضح أنه العضو الأكثر سطوعًا في مجموعة جديدة من بقايا المستعرات الأعظمية التي تنبعث منها أشعة غاما تصل إلى طاقات TeV”. “يمكن الكشف عن المزيد منها من خلال الملاحظات المستقبلية من قبل فيرمي ومراصد أشعة غاما عالية الطاقة.”
تمت مناقشة نتائج الفريق في ورقة بحثية نُشرت في عدد 10 أغسطس من المجلة رسائل المراجعة البدنية. (يفتح في علامة تبويب جديدة)
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”