منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، بدأ العلماء يدركون أن بعض الإشعاع الذي نكتشفه في الغلاف الجوي للأرض ليس موضعيًا. اكتشف في النهاية الأشعة الكونية ، والبروتونات عالية الطاقة ، والذرات ، وإزالة إلكتروناتها وتسريعها إلى سرعات نسبية (قريبة من سرعة الضوء). ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الألغاز التي تحيط بهذا الحدث الغريب (والخطير المحتمل).

يتضمن هذا أسئلة حول أصلهم وكيف يتسارع المكون الرئيسي للأشعة الكونية (البروتونات) بسرعات عالية. بفضل البحث الجديد الذي أجرته جامعة ناغويا ، تمكن العلماء لأول مرة من حساب كمية الأشعة الكونية الناتجة عن بقايا مستعر أعظم. ساعد هذا البحث في حل لغز المائة عام وهو الخطوة الأساسية في تحديد مصدر الأشعة الكونية بالضبط.

يعتقد العلماء أن الأشعة الكونية تنشأ من مصادر عديدة – شمسنا ، والمستعرات الأعظمية ، وانفجارات أشعة جاما (GRBs) و نوى المجرة النشطة (ويعرف أيضًا باسم الكوازارات) – كان الأصل الدقيق لها لغزًا منذ اكتشافها لأول مرة في عام 1912. وبالمثل ، يعتقد علماء الفلك أن بقايا المستعرات الأعظمية (الآثار اللاحقة لانفجارات المستعر الأعظم) مسؤولة عن تسريع سرعة الضوء تقريبًا.

عندما تضرب الأشعة الكونية النشطة الغلاف الجوي للأرض ، يحدث هطول لجسيمات عالية الطاقة. تم اكتشاف الأشعة الكونية بشكل غير متوقع في عام 1912. رسم بياني: سايمون سوارتي (يو شيكاغو) ، ناسا.

أثناء سفرهم عبر مجرتنا ، تلعب الأشعة الكونية دورًا في التطور الكيميائي لوسط المجرة (ISM). لذلك ، من المهم فهم مظهرها لفهم كيفية تشكل المجرات. في السنوات الأخيرة ، دفعت الملاحظات المتقدمة بعض العلماء إلى التكهن بأن بقايا المستعر الأعظم تشكل أشعة كونية لأن البروتونات تتفاعل مع البروتونات في ISM لتكوين أشعة جاما عالية الطاقة (VHE).

READ  ناسا تتوقع قرارا بشأن مركبة الهبوط المضادة للقمر في أوائل أغسطس

ومع ذلك ، تتكون أشعة غاما من إلكترونات تتفاعل مع الفوتونات في ISM ، والتي قد تكون في شكل فوتونات الأشعة تحت الحمراء أو إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMP). لذلك ، فإن تحديد المصدر الأكبر مهم جدًا في تحديد أصل الأشعة الكونية. على أمل إلقاء الضوء على هذا ، قام فريق البحث – بما في ذلك أعضاء من جامعة ناغويا ، The المختبر الفلكي الوطني الياباني (NAOJ) ، وجامعة Adelaide ، أستراليا – بقايا سوبر نوفا RX J1713.7؟ 3946 (RX J1713).

مفتاح بحثهم هو النهج الجديد الذي طوروه لقياس مصدر أشعة جاما في المجرة. الملاحظات السابقة إن شدة أشعة جاما VHE الناتجة عن اصطدام البروتونات بالبروتونات الأخرى في ISM تتناسب مع كثافة غاز المجرة ، وهو ما يُعرف باستخدام التصوير بالخط الراديوي. من ناحية أخرى ، من المتوقع أيضًا أن تكون أشعة جاما الناتجة عن تفاعل الإلكترونات مع الفوتونات في ISM متناسبة مع شدة الأشعة السينية عديمة الحرارة من الإلكترونات.

اعتمد الفريق في دراستهم على البيانات التي تم الحصول عليها من النظام المجسم عالي الطاقة (HESS) ، وهو مختبر أشعة غاما VHE الموجود في ناميبيا (ويديره معهد ماكس بلانك للفيزياء الذرية). ثم قاموا بدمج هذا مع بيانات الأشعة السينية من مختبر بعثة الأشعة السينية متعدد المرآة (XMM-Newton) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وبيانات حول توزيع الغاز في المجرة.

أشعة جاما والإلكترونات (أعلاه) ، والأشعة الكونية التي تم الحصول عليها بواسطة رصدات HESS و XMM-Newton (أدناه). الائتمان: مختبر علم الفلك / جامعة ناغويا

ثم قاموا بدمج مجموعات البيانات الثلاث وحددوا أن البروتونات تحتوي على 67 ± 8٪ من الأشعة الكونية ، بينما كانت إلكترونات الأشعة الكونية 33 ± 8٪ -فرز 70/30 مقسمة. هذه النتائج مروعة لأن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها قياس الظهور المحتمل للأشعة الكونية. حتى يومنا هذا ، هم الدليل الأكثر إقناعًا على أن المستعرات الأعظمية هي مصدر الأشعة الكونية.

READ  تم العثور على علامات نشاط جيولوجي على كوكب الزهرة

تظهر هذه النتائج أن أشعة جاما من البروتونات أكثر شيوعًا في المجرات الغازية ، بينما تتعزز في المناطق الفقيرة بالغاز بسبب الإلكترونات. يدعم هذا تنبؤات العديد من الباحثين بأن الآليتين المؤثرتين في تطور ISM تعملان معًا. قالت البروفيسور الفخري ياسو فوكوي ، المؤلف الرئيسي للدراسة:

هذا النظام الجديد لا يمكن أن يتحقق بدون تعاون دولي. [It] سيتم استخدام الجيل الحالي من تلسكوب أشعة جاما CTA (Serenkov Telescope Array) ، والذي أدى إلى تقدم كبير في دراسة أصل الأشعة الكونية ، لمزيد من بقايا المستعر الأعظم.

بالإضافة إلى التقدم في المشروع ، كان فوكوي يعمل على قياس توزيع غاز المجرة منذ عام 2003. نانتن تلسكوب راديو مختبر لوس كامبانوس في تشيلي و سلسلة تلسكوب أستراليا المدمجة. جافين رويل ، الأستاذ في جامعة أديلايد ، ود. بفضل Sabrina Aineke (المؤلفون المشاركون في الدراسة) وفريق HS ، وصلت الدقة المكانية والحساسية لمختبرات أشعة جاما أخيرًا إلى النقطة التي يمكن فيها إجراء المقارنات. بين الاثنين.

وفي الوقت نفسه ، شارك المؤلف المشارك في NAOJ د. بهذه الطريقة ، تُظهر هذه الدراسة كيف يُمكِّن التعاون الدولي ومشاركة البيانات من جميع أنواع الأبحاث المعقدة. مع الأدوات المتقدمة والأساليب الأكثر تقدمًا والمزيد من الفرص للتعاون ، فإن التقدم الفلكي يقود إلى عصر سيصبح حدثًا منتظمًا!

اقرأ أكثر: جامعة ناغوياو مجلة علم الفلك

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here