بعض الإشعاعات الفضائية التي تصطدم بالأرض لها أصل متفجر.
اكتشف علماء الفلك حطام أ سوبرنوفا انفجار يحتمل أن يكون قادرًا على إسقاط جزيئات عالية الطاقة – أو الأشعة الكونية – التي تقصف الأرض بشكل متكرر.
تربط النتائج الجديدة التي توصلوا إليها بين موجات الصدمة والحطام الناتج عن احتضار النجوم وبين مسرعات البروتونات الطبيعية عالية الطاقة في الفضاء ، والتي تسمى PeVatrons. لم يتم تحديد هذه المسرعات الكونية المثيرة للاهتمام – التي سميت لقدرتها على زيادة طاقة الجسيمات إلى مستويات بيتا إلكترون فولت (PeV) القصوى – بشكل قاطع.
تم بالفعل تحديد 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 مادة تسمى G106.3 + 2.7 – قد يكون المرشح الواعد حتى الآن.
متعلق ب: ما هو السوبرنوفا؟
يقع الحطام على بعد 2600 سنة ضوئية من الأرض ، وله شكل يشبه المذنب 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 ، فإن الباحثين لديهم سبب للاعتقاد بأن سحابة حطام النجم النابض والمستعر الأعظم قد تم إنشاؤها بواسطة نفس الحدث العنيف.
باستخدام تلسكوب فيرمي للمنطقة الكبيرة التابع لوكالة ناسا ، اكتشف 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 – 10 مرات أكبر من الطاقات المتولدة عن مصادم هادرون كبيرأقوى مسرع للجسيمات على الأرض.
قال كي فانغ ، أستاذ الفيزياء المساعد في جامعة ويسكونسن في ماديسون: “يعتقد المنظرون أن بروتونات الأشعة الكونية الأكثر نشاطًا 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 للنجوم الميتة يسرع الجسيمات إلى مثل هذه الطاقات العالية عندما تحاصر الحقول المغناطيسية حولها الجسيمات المشحونة. تسمح هذه العملية لموجات الصدمة من المستعر الأعظم بهز الجسيمات المحاصرة بشكل متكرر ، وزيادة طاقتها في كل مرة. أخيرًا ، الجسيمات نشطة للغاية لدرجة أن بقايا المستعرات الأعظمية لا تستطيع الاحتفاظ بها ، وتهرب الجسيمات إلى الفضاء بسرعات قريبة من الضوء مثل الأشعة الكونية.
كان من الصعب تتبع الأشعة الكونية إلى حطام المستعر الأعظم لأن البروتونات التي تشكل الأشعة الكونية مشحونة كهربائيًا. لذلك من المرجح أن تتشتت الأشعة الكونية عندما تتفاعل 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.
ومع ذلك ، نظرًا لأن تسريع البروتونات إلى مثل هذه السرعات العالية يتسبب في انبعاث أشعة جاما ، فإن هذا الضوء عالي الطاقة يمكن أن يكون مؤشرًا جيدًا للكشف عن مصدر الأشعة الكونية.
متعلق ب: تأتي أقوى الأشعة الكونية من مجرات بعيدة جدًا
اكتشف فيرمي ونظام مصفوفة تلسكوب التصوير الإشعاعي النشط للغاية (فيريتاس) في مرصد فريد لورانس ويبل في جنوب أريزونا أشعة جاما القادمة من داخل ذيل حطام المستعر الأعظم G106.3 + 2.7. بالإضافة إلى ذلك ، وجدت مراصد أخرى فوتونات عالية الطاقة من نفس المنطقة ، مما يشير إلى أنه يمكن بالفعل أن يكون PeVatron.
“كان هذا الكائن مصدر اهتمام كبير لبعض الوقت الآن ، ولكن لتتويجه باسم PeVatron ، كان علينا إثبات أنه يسرع البروتونات ،” الباحث Henrike Fleischhack من ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاءفي 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 – المسمى J2229 + 6114 – الذي يصدر أشعة غاما الخاصة به أثناء دورانه بسرعة. نظرًا لأن الضوء عالي الطاقة يُبث فقط نحو الأرض خلال نصف فترة دوران النجم النابض ، فقد تجاهل الباحثون ببساطة انبعاثات أشعة غاما خلال تلك الفترة.
يبدو أن ذيل G106.3 + 2.7 يُصدر عددًا قليلاً من فوتونات جاما ذات طاقات أقل من 10 جيجا إلكترون فولت (GeV) ؛ فوق هذا المرجع ، كان تأثير النجم النابض ضئيلًا. كما أشار غياب أشعة جاما تحت 10 GeV إلى أن الانبعاثات المكتشفة لم تكن ناتجة عن تسريع الإلكترونات.
قاد هذا الاكتشاف الباحثين إلى استنتاج أن مصدر بعض أشعة جاما من G106.3 + 2.7 كان بالفعل تسريع البروتونات إلى طاقات على مستوى PeV.
قال فانغ: “حتى الآن ، يعتبر G106.3 + 2.7 فريدًا من نوعه ، ولكن يمكن أن يتحول إلى ألمع عضو في مجموعة جديدة من بقايا المستعرات الأعظمية التي تنبعث منها أشعة غاما تصل إلى طاقات TeV”. “يمكن الكشف عن المزيد من هذه الملاحظات من خلال الملاحظات المستقبلية من مراصد فيرمي ومراصد أشعة جاما عالية الطاقة.”
تمت مناقشة نتائج الفريق في مقال نُشر في عدد 10 أغسطس من المجلة. خطابات الفحص البدني. (يفتح في علامة تبويب جديدة)
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على الفيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
