قد نعرف أخيرًا من أين تأتي الأشعة الكونية عالية الطاقة

Admin المساهمات : 334 تاريخ التسجيل : 03/09/2016

منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، أدرك العلماء أن بعض الإشعاعات المكتشفة في الغلاف الجوي للأرض لم تنشأ محليًا.

تم اكتشاف الأشعة الكونية - بروتونات عالية الطاقة ونواة ذرية مجردة من إلكتروناتها وتسريعها إلى سرعات نسبية - نتيجة لذلك (قريبة من سرعة الضوء).

ومع ذلك ، لا يزال هناك عدد من الأسئلة دون إجابة حول هذه الظاهرة الغريبة (والمميتة). يغطي هذا القضايا المتعلقة بأصولها وكيف يتم تسريع المكون الرئيسي للأشعة الكونية (البروتونات) إلى مثل هذه السرعات العالية.

لأول مرة ، حدد العلماء عدد الأشعة الكونية المنتجة في بقايا مستعر أعظم ، وذلك بفضل البحث الجديد الذي أجرته جامعة ناغويا. ساعدت هذه الدراسة في حل سؤال مضى عليه قرن من الزمان وهي خطوة مهمة في معرفة من أين تأتي الأشعة الكونية.

بينما يفترض العلماء أن الأشعة الكونية تأتي من مجموعة متنوعة من الأماكن ، بما في ذلك الشمس ، والمستعرات الأعظمية ، وانفجارات أشعة غاما (GRBs) ، ونواة المجرة النشطة (المعروفة أيضًا باسم الكوازارات) ، إلا أن أصلها الدقيق ظل لغزًا منذ اكتشافه في عام 1912. وبالمثل ، يُعتقد أن بقايا المستعرات الأعظمية (الآثار اللاحقة لانفجارات المستعر الأعظم) هي المسؤولة عن دفعها إلى سرعة الضوء تقريبًا.

تؤثر الأشعة الكونية على التطور الكيميائي للوسط النجمي أثناء مرورها عبر مجرتنا (ISM). ونتيجة لذلك ، فإن معرفة من أين أتوا أمر بالغ الأهمية لفهم كيفية تشكل المجرات.

دفعت الملاحظات المحسنة في السنوات الأخيرة بعض العلماء إلى افتراض أن بقايا المستعر الأعظم تنتج أشعة كونية لأن البروتونات التي تسرعها تتفاعل مع البروتونات في ISM ، مما ينتج عنه أشعة جاما عالية الطاقة (VHE).

تتفاعل الإلكترونات مع الفوتونات في ISM ، والتي يمكن أن تكون في شكل فوتونات الأشعة تحت الحمراء أو إشعاع من الخلفية الكونية الميكروية ، وتنتج أشعة جاما (CMB). نتيجة لذلك ، فإن معرفة المصدر الأقوى أمر بالغ الأهمية لمعرفة مصدر الأشعة الكونية.

لاحظ فريق البحث ، الذي ضم أعضاء من جامعة ناغويا ، والمرصد الفلكي الوطني الياباني (NAOJ) ، وجامعة أديلايد في أستراليا ، بقايا المستعر الأعظم RX J1713.7 - 3946 على أمل إلقاء الضوء على هذا (RX J1713) ).

كان النهج الفريد الذي استخدموه لقياس مصدر أشعة جاما في الفضاء بين النجوم حاسمًا في أبحاثهم. تتناسب شدة أشعة جاما VHE الناتجة عن اصطدام البروتونات بالبروتونات الأخرى في ISM مع كثافة الغاز بين النجوم ، والتي يمكن قياسها باستخدام التصوير عبر الخطوط الراديوية.

من ناحية أخرى ، من المتوقع أن تتناسب أشعة جاما المنبعثة من الإلكترونات مع الفوتونات في ISM مع شدة الأشعة السينية غير الحرارية المنبعثة من الإلكترونات.

استخدم الباحثون بيانات من النظام المجسم عالي الطاقة (HESS) ، وهو مرصد أشعة غاما VHE في ناميبيا ، لأبحاثهم (والتي يديرها معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية). ثم قاموا بدمج هذا مع بيانات من مرصد بعثة الأشعة السينية متعددة المرآة (XMM-Newton) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) وبيانات عن توزيع الغاز في الوسط بين النجوم.

بعد الجمع بين مجموعات البيانات الثلاث ، اكتشفوا أن البروتونات تمثل 67.8٪ من الأشعة الكونية ، بينما تمثل إلكترونات الأشعة الكونية 33.8٪ - حوالي 70/30 انقسامًا. هذه النتائج ثورية لأنها أول من حدد الأصول المحتملة للأشعة الكونية. كما أنها أكثر دليل قاطع حتى الآن على أن الأشعة الكونية تنتج عن بقايا المستعر الأعظم.

تُظهر هذه النتائج أيضًا أن البروتونات تخلق المزيد من أشعة غاما في المناطق بين النجوم الغنية بالغاز ، بينما تسبب الإلكترونات المزيد من أشعة غاما في المناطق الفقيرة بالغاز ، وهذا يدعم ما توقعه العديد من الباحثين ، وهو أن الآليتين تعملان معًا للتأثير على تطور ISM. قال البروفيسور الفخري ياسو فوكوي ، الذي كان المؤلف الرئيسي للدراسة:

"لم يكن من الممكن تحقيق هذه الطريقة الجديدة بدون تعاون دولي. [إنه] سيتم تطبيقه على المزيد من بقايا المستعر الأعظم باستخدام الجيل التالي من تلسكوب أشعة جاما CTA (مجموعة تلسكوب Cherenkov Telescope) بالإضافة إلى المراصد الحالية ، والتي ستعمل على تقدم كبير في دراسة أصل الأشعة الكونية ".

بالإضافة إلى إجراء هذه الدراسة ، كان فوكوي يستخدم تلسكوب NANTEN الراديوي في مرصد Las Campanas في تشيلي و Australia Telescope Compact Array لقياس تشتت الغاز بين النجوم منذ عام 2003.

وصلت الدقة المكانية والحساسية لمراصد أشعة جاما أخيرًا إلى المرحلة التي يمكن مقارنتها ، وذلك بفضل البروفيسور جافين رويل والدكتورة سابرينا إينيكي من جامعة أديلايد (المؤلفان المشاركان في العمل) و H.E.S.S. فريق.

SOURCE ZAG NEWS