ناسا تكشف عن فاصل زمني مذهل مدته 14 عامًا لسماء أشعة جاما

ناسايقدم تلسكوب فيرمي الفضائي فيلمًا بفاصل زمني مدته 14 عامًا، يكشف عن الكون الديناميكي من خلال التصوير بأشعة جاما. ويسلط الضوء على درب التبانةوهج أشعة جاما والتوهجات الشمسية والمجرات البعيدة التي تستمد طاقتها من الثقوب السوداء.

يعود الكون إلى الحياة في فيلم بفواصل زمنية عبر السماء بالكامل، تم إنتاجه من 14 عامًا من البيانات التي حصل عليها تلسكوب فيرمي غاما الفضائي التابع لناسا. شمسنا، التي تشرق أحيانًا، ترسم مسارها بهدوء عبر السماء على خلفية من مصادر الطاقة العالية داخل مجرتنا وخارجها.

وقال سيث ديجل، كبير العلماء: “إن توهج أشعة جاما الساطع والمستمر في مجرة ​​درب التبانة يتخلله انفجارات مكثفة تستمر لأيام من نفاثات قريبة من سرعة الضوء مدفوعة بثقوب سوداء هائلة في قلوب المجرات البعيدة”. في مختبر المسرع الوطني SLAC في مينلو بارك، كاليفورنيا، الذي أنشأ الصور. “هذه التوهجات المذهلة، التي يمكن أن تظهر في أي مكان في السماء، حدثت منذ ملايين أو حتى مليارات السنين، وضوءها بالكاد يصل إلى فيرمي أمام أعيننا”.

من التوهجات الشمسية إلى الثقب الأسود الطائرات النفاثة: أنتج فريق تلسكوب فيرمي غاما-راي الفضائي التابع لناسا جولة فريدة من نوعها في السماء الديناميكية ذات الطاقة العالية. تروي جودي راكوسين، نائبة عالم مشروع فيرمي، الفيلم الذي يختصر 14 عامًا من عمليات رصد أشعة جاما في 6 دقائق. مصدر الصورة: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا بالتعاون بين ناسا/وزارة الطاقة/LAT

أشعة جاما هي الشكل الأكثر نشاطا للضوء. يُظهر الفيلم شدة أشعة جاما ذات الطاقات التي تزيد عن 200 مليون إلكترون فولت التي اكتشفها تلسكوب فيرمي كبير المساحة (LAT) بين أغسطس 2008 وأغسطس 2022. وللمقارنة، يحتوي الضوء المرئي على طاقات تتراوح بين 2 و3 إلكترون فولت. تحدد الألوان الأكثر سطوعًا مواقع مصادر أشعة جاما الأكثر كثافة.

“من أول الأشياء التي تلفت انتباهك في الفيلم هو المصدر الذي يتم تمريره بثبات عبر الشاشة. وقالت جودي راكوسين، نائبة عالم مشروع فيرمي، التي تروي جولة في الفيلم في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “هذه هي شمسنا، التي تعكس حركتها الظاهرية الحركة المدارية السنوية للأرض حولها”.

تصور فني لتلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما في المدار. الائتمان: ناسا

في معظم الأحيان، يكتشف LAT الشمس بشكل ضعيف بسبب تأثير الجسيمات المتسارعة التي تسمى الأشعة الكونية، وهي أنوية ذرية تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء. وعندما تصطدم بالغاز الشمسي أو حتى الضوء المنبعث منه، تنتج أشعة جاما. ومع ذلك، في بعض الأحيان، تشرق الشمس فجأة بتوهجات قوية تسمى التوهجات الشمسية، والتي يمكن أن تجعل نجمنا لفترة وجيزة أحد ألمع مصادر أشعة جاما في السماء.

يُظهر الفيلم السماء من منظورين مختلفين. يُظهر المنظر المستطيل السماء بأكملها مع وجود مركز مجرتنا في المنتصف. يسلط هذا الضوء على المستوى المركزي لمجرة درب التبانة، والذي يتوهج تحت أشعة جاما الناتجة عن الأشعة الكونية التي تضرب الغاز بين النجوم وضوء النجوم. وتنتشر فيه أيضًا العديد من المصادر الأخرى، بما في ذلك النجوم النيوترونية وبقايا المستعرات الأعظم. فوق وتحت هذا النطاق المركزي، ننظر من مجرتنا إلى الكون الأكبر، المليء بمصادر الضوء والمتغيرة بسرعة.

معظمها في الواقع مجرات بعيدة، ومن الأفضل رؤيتها من منظور مختلف يتمركز في القطبين الشمالي والجنوبي لمجرتنا. وتسمى كل من هذه المجرات بـ “البلازارات”، وتستضيف ثقبًا أسود مركزيًا تبلغ كتلته مليون شمس أو أكثر.

بطريقة أو بأخرى، تنتج الثقوب السوداء دفقات سريعة للغاية من المادة، ومن خلال البلازارات ننظر بشكل مباشر تقريبًا إلى إحدى هذه النفاثات، وهو منظر يعزز سطوعها وتقلبها. وقال راكوسين: “تخبرنا الاختلافات أن شيئًا ما قد تغير في هذه المستويات”. “نحن نراقب بانتظام هذه المصادر وننبه التلسكوبات الأخرى، في الفضاء وعلى الأرض، عندما يحدث شيء مثير للاهتمام. نحن بحاجة إلى أن نكون سريعين في اكتشاف هذه الانفجارات قبل أن تختفي، وكلما زاد عدد الملاحظات التي يمكننا جمعها، كلما تمكنا من فهم هذه الأحداث بشكل أفضل.

يلعب فيرمي دورًا رئيسيًا في شبكة المهام المتنامية التي تعمل معًا لالتقاط هذه التغييرات في الكون أثناء ظهورها.

العديد من هذه المجرات بعيدة للغاية. على سبيل المثال، يسافر الضوء المنبعث من نجم ضخم يعرف باسم 4C +21.35 لمدة 4.6 مليار سنة، مما يعني أن الانفجار البركاني الذي نلاحظه اليوم حدث بالفعل بينما كانت شمسنا ونظامنا الشمسي في بداية التشكل. وتقع المجرات اللامعة الأخرى على بعد أكثر من الضعف، وتوفر معًا لقطات مذهلة لنشاط الثقب الأسود طوال الزمن الكوني.

العديد من الأحداث قصيرة العمر التي درسها فيرمي، مثل انفجارات أشعة جاما، أقوى الانفجارات الكونية، غير مرئية في الفاصل الزمني. وهذا نتيجة معالجة البيانات على مدى عدة أيام لتحسين الصور.

تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي هو شراكة في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات يديرها جودارد. تم تطوير فيرمي بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية، بمساهمات كبيرة من المؤسسات الأكاديمية والشركاء في فرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان والسويد والولايات المتحدة.