تم اكتشاف عشرات مسرعات الجسيمات عالية الطاقة في مجرة ​​درب التبانة

بالعربي/ تساعد الملاحظات الجديدة علماء الفلك في التركيز على لغز قديم حول مصدر الأشعة الكونية.

يقترب لغز سماوي عمره قرن من الحل حيث يكتشف الباحثون عشرات مسرعات الجسيمات الطبيعية فائقة القوة في مجرتنا. 

تساعد النتائج علماء الفلك على فهم أصل الأشعة الكونية – الجسيمات المشحونة والنوى الذرية التي تطير عبر الفضاء بسرعة قريبة من سرعة الضوء المشبعة بكميات مذهلة من الطاقة. 

تم اكتشاف الأشعة الكونية في عام 1912 ، وهي تصل من كل اتجاه تقريبًا في مجرة ​​درب التبانة ، على الرغم من أن العلماء لم يحددوا بعد بالضبط كيف تصل إلى سرعاتها الفائقة ، وفقًا لوكالة ناسا .

اشتبه العديد من الباحثين في أن الأشعة الكونية تنطلق بعيدًا عن النجوم الضخمة أثناء موتها في انفجارات المستعر الأعظم ، وفقًا لما قاله Siming Liu ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة Southwest Jiaotong في تشنغدو ، لـ Live Science. وأضاف أنه خلال مثل هذه الأحداث ، “تطلق النجوم نفس القدر من الطاقة في شهرين كما هو الحال طوال حياتها”. 

قال ليو إنه حتى انفجار قوي مثل هذا لا يمكنه سوى نقل أقل من بيتا إلكترون فولت (PeV) ، أو كوادريليون إلكترون فولت ، إلى الأشعة الكونية. لقد التقطت المراصد أشعة كونية عالية الطاقة ذات طاقات تتجاوز ذلك ، وحتى الآن ، لم يتمكن أحد من معرفة مصدرها في الكون.

قال ليو إن اكتشاف مصادر الأشعة الكونية كان أمرًا صعبًا ، لأنها ككيانات مشحونة تنحرف عن طريق الحقول المغناطيسية المتوافرة بكثرة في مجرة ​​درب التبانة. وأضاف أن هذا يعني أن الشعاع الكوني الملتقط على الأرض لن يشير مباشرة إلى نقطة نشأته. 

ولكن عندما تنفجر الأشعة الكونية بعيدًا عن مصادرها ، يمكن أن تتفاعل مع الغازات المحيطة وتولد أشعة غاما بعُشر طاقة الأشعة الكونية. هذه الأشعة غير مشحونة ، وبالتالي فهي تسافر في خطوط مستقيمة ، مما يوفر وسيلة لاكتشاف مصدرها.

استخدم ليو مع زملائه مرصد الدش الهوائي الصيني على ارتفاع عالٍ (LHAASO) ، وهو منشأة قيد الإنشاء فوق جبل هيزي عند حافة هضبة التبت في مقاطعة سيتشوان ، للنظر بشكل غير مباشر إلى ضوء أشعة جاما. نظرًا لأن أشعة جاما تصطدم بالغلاف الجوي للأرض ، فإنها تولد وابلًا من الجسيمات التي يمكن التقاطها في الآلاف من أجهزة الكشف في LHAASO ، والتي ستنتشر في النهاية على مساحة 0.4 ميل مربع (1 كيلومتر مربع) ، وفقًا لبيان صحفي . 

على الرغم من أن البيانات تم أخذها مع تشغيل نصف المصفوفة فقط ، إلا أنها تمكنت من الكشف عن عشرات المصادر – يطلق عليها اسم PeVatrons لقدرتها على إضفاء جسيمات دون الذرية بقيمة طاقة بيتا إلكترون فولت – في جميع أنحاء مجرة ​​درب التبانة. هذه الكيانات أقوى بما لا يقل عن 100 مرة من أكبر مسرع للجسيمات على الأرض ، مصادم الهادرونات الكبير . 

اكتشف الفريق أيضًا أقوى فوتون لأشعة جاما ، أو جسيم ضوئي على الإطلاق – وهو جسم به 1.4 بيكو فولت. أبلغوا النتائج التي توصلوا إليها في 17 مايو في مجلة نيتشر . 

من بين PeVatrons ، هناك أجسام مألوفة ، مثل Crab Nebula ، المعروف باحتوائه على نجم ميت يعرف باسم النجم النابض الذي يُشتبه في أنه مُسرع للأشعة الكونية. لكن القائمة تتضمن أيضًا منطقة نشأة نشطة للنجوم في كوكبة الدجاجة ، مما يترك الباحثين في حيرة من أمرهم بشأن ما يطلق مثل هذه الجسيمات القوية هناك.

قال ليو إن LHAASO قادر فقط على تحديد مصادر PeVatron بدقة في غضون بضع عشرات أو مئات السنين الضوئية ، لذلك من الصعب معرفة بالضبط ما هي الأشياء في كل منطقة التي تسبب التسارع. المحتوى ذو الصلة

—18 أكبر الألغاز التي لم تحل في الفيزياء

—11 حقائق رائعة عن مجرتنا درب التبانة

—15 صورة مذهلة للنجوم

مع ذلك ، “هذه خطوة رئيسية” ، كما قال رازميك ميرزويان ، عالم فيزياء الجسيمات الفلكية في معهد ماكس بلانك للفيزياء في ألمانيا ، لموقع Live Science. وأضاف ميرزويان أن LHAASO سيصبح قريبًا أكبر أربع مرات من أي تلسكوب سابق من هذا النوع ، مما يسمح له بفتح حقبة جديدة من عمليات الرصد عالية الطاقة.

يعد Mirzoyan جزءًا من تعاون يقوم ببناء منشأة مماثلة في نصف الكرة الجنوبي للتركيز على مصادر الأشعة الكونية فائقة الطاقة. من خلال دمج المعلومات من هذه المنشأة مع البيانات من التلسكوبات التي تراقب في الطيف الكهرومغناطيسي وتلك التي تبحث في النيوترينوات ، فمن الممكن أن يعرف المجال أخيرًا من أين تنشأ هذه الكيانات الغامضة في غضون حوالي 10 سنوات ، كما قال. 

وافق ليو على أن الملاحظات المستقبلية باستخدام LHASSO والأدوات الأخرى يجب أن تساعد يومًا ما في تحديد كيفية وصول الأشعة الكونية إلى مثل هذه السرعات والطاقات الهائلة. وقال “نأمل أن نتمكن من معالجة هذه المسألة”. “هذه الملاحظات تفتح الباب أمام الإجابة على هذا السؤال”.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com