یک جسم غیرمنتظره پرتوهای قدرتمندی را در اعماق فضا منفجر می کند

یک مطالعه جدید نشان داده است که برخی از فوتون‌های پرانرژی به ما بسیار نزدیک‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد ردیابی شده‌اند.

منظومه V4641 Sagittarii حدود ۲۰,۰۰۰ سال نوری با زمین فاصله دارد و در جهت صورت فلکی قوس قرار گرفته است. در این منظومه، یک سیاهچاله با جرمی نزدیک به شش برابر خورشید، ماده را از یک ستاره غول‌پیکر به جرم حدود سه خورشید جذب کرده و تشعشعاتی با شدت بالا، مشابه شتاب‌دهنده‌های کیهانی، تولید می‌کند.

اخترشناسان موفق به شناسایی فوتون‌هایی با انرژی تا ۲۰۰ ترال‌الکترون‌ولت (TeV) از V4641 Sagittarii شده‌اند. این میزان انرژی، ۲۰۰ تریلیون برابر بیشتر از نور مرئی است و در میان بالاترین مقادیر فوتون‌های پرانرژی موجود در کیهان قرار دارد.

پرتوهای گاما با انرژی‌های مشابه معمولاً در کیهان رصد شده‌اند و دانشمندان تصور می‌کردند که عمدتاً از اختروش‌ها سرچشمه می‌گیرند – هسته‌های درخشان کهکشان‌ها که به دلیل جذب نامنظم گاز توسط سیاهچاله‌های عظیم، انرژی زیادی را منتشر می‌کنند.

منظومه V4641 Sagittarii به عنوان یک میکروکوازار شناخته می‌شود که مشابه یک کوازار معمولی، اما در مقیاس کوچک‌تر عمل می‌کند. در این حالت، سیاهچاله کوچک‌تر، منبع ماده کم‌حجم‌تر و تشعشعات کمتر است. اما این بار، این دیدگاه متعارف با یافته‌های جدید به چالش کشیده شده است.

سابرینا کازانووا از موسسه فیزیک هسته‌ای آکادمی علوم لهستان (IFJ PAN) می‌گوید: «فوتون‌های مشاهده شده از میکروکوازارها معمولاً انرژی کمتری نسبت به اختروش‌ها دارند.»

او افزود: «ما معمولاً انتظار انرژی‌هایی در حد چند ده گیگا الکترون‌ولت داریم. با این حال، ما در داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط رصدخانه [چرنکوف آب در ارتفاع بالا] شاهد چیزی باورنکردنی بوده‌ایم: فوتون‌هایی از یک میکروکوازار در کهکشان ما با انرژی‌هایی ده‌ها هزار برابر بیشتر از حد معمول.»

رصدخانه HAWC، واقع در کنار آتشفشان خاموش سیرا نگرا در مکزیک، برای شناسایی ذرات پرانرژی از فضا طراحی شده است و از ۳۰۰ مخزن فولادی بزرگ پر از آب تصفیه‌شده برای این منظور استفاده می‌کند.

وقتی این ذرات وارد مخزن می‌شوند، آبشاری از ذرات دیگر را ایجاد می‌کنند که سریع‌تر از نور در آب حرکت می‌کنند و فلاش نوری به نام تابش چرنکوف تولید می‌کنند. این پدیده مشابه بوم صوتی است، اما در سطح الکترومغناطیسی.

آشکارسازهای داخل مخازن این نور را شناسایی کرده و به دانشمندان اجازه می‌دهند تا منبع و نوع ذره را بررسی کنند.

رصدخانه HAWC می‌تواند ۱۵ درصد از آسمان را در یک زمان ببیند و هر ۲۴ ساعت دو سوم کل آسمان را اسکن کرده و نقشه‌ای کیهانی ایجاد کند. در یکی از این نقشه‌ها، V4641 Sagittarii به عنوان یک منبع غیرمنتظره پرتوهای گاما ظاهر شد.

Xiaojie Wang، فیزیکدان، گفت: «در حین بررسی نقشه‌های آسمان برای پروژه جدیدم، متوجه ناحیه‌ای شدم که پنج درجه با هواپیمای کهکشانی فاصله داشت و در آن پرتوهایی با شدت بالا دیده می‌شد که در داده‌های قبلی مشاهده نشده بودند.»

او افزود: «هیچ منبع پرتو گامای دیگری در این ناحیه شناسایی نشده بود، بنابراین از این فرصت استفاده کردم و تجزیه و تحلیل را هدایت کردم.»

با بررسی دقیق‌تر مشخص شد که V4641 Sagittarii منبع این پرتوهای فوق‌العاده پرانرژی است. در حالی که میکروکوازارهایی مانند SS ۴۳۳ قبلاً فوتون‌هایی با انرژی بیش از ۲۵ TeV تولید کرده بودند، V4641 Sagittarii به سطح جدیدی رسیده و تابشاتی هم‌رده اختروش‌ها ایجاد کرده است، شاهکاری که قبلاً غیرممکن به نظر می‌رسید.

این کشف می‌تواند به درک بهتر اخترشناسان از تشعشعات کیهانی و همچنین خود اختروش‌ها کمک کند. در حالی که اختروش‌ها به آرامی و طی میلیون‌ها سال شکل می‌گیرند، میکروکوازارها فرآیندهای مشابهی را در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر انجام می‌دهند و به عنوان شبیه‌سازهای طبیعی عمل می‌کنند.

نتیجه گیری

کشف پرتوهای گامای پرانرژی از V4641 Sagittarii به ما نشان داد که پدیده‌های کیهانی می‌توانند پیچیده‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد باشند و این باعث گسترش افق‌های دانش ما از کیهان می‌شود.

سوالات متداول