صورة أشعة جاما لمنطقة مركز المجرة التي التقطها H.E.S.S. اضغط للتكبير
علماء الفيزياء الفلكية باستخدام H.E.S.S.S من المتوقع أن تنتج أشعة جاما هذه عن جزيئات الأشعة الكونية الأكثر نشاطًا ، والتي تتخلل مجرتنا بأكملها ، تصطدم بالسحب. ومع ذلك ، وبفضل الحساسية القصوى لأداة HESS في نطاق الطاقة هذا ، فإن القياسات الدقيقة لشدة وطاقات أشعة جاما هذه تظهر أيضًا أنه في المنطقة المركزية من مجرتنا ، تكون جزيئات الأشعة الكونية هذه أكثر نشاطًا من تلك المقاسة للسقوط. على الغلاف الجوي للأرض. من الأسباب المحتملة لتحسين الأشعة الكونية وزيادة الطاقات في قلب مجرتنا صدى المستعر الأعظم الذي انفجر قبل حوالي عشرة آلاف سنة ، أو انفجار تسارع الجسيمات من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا .
تشبه أشعة جاما الضوء الطبيعي أو الأشعة السينية ، ولكنها أكثر نشاطًا بكثير. يمتلك الضوء المرئي طاقة تبلغ حوالي إلكترون فولت (1 eV) ، من حيث الفيزيائي. الأشعة السينية هي آلاف إلى ملايين من eV. سعادة يكتشف فوتونات أشعة غاما عالية الطاقة بطاقة مليون مليون فولت ، أو تيراكترونفولت واحد. أشعة غاما عالية الطاقة هذه نادرة جدًا ؛ حتى بالنسبة للمصادر الفيزيائية الفلكية القوية نسبيًا ، فإن أشعة جاما واحدة فقط في الشهر تصل إلى متر مربع في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض.
تقذف الجسيمات عالية الطاقة من الفضاء باستمرار الغلاف الجوي للأرض من جميع الاتجاهات. تتجاوز طاقاتها ، إلى حد بعيد ، تلك التي يمكن الوصول إليها باستخدام مسرعات الجسيمات من صنع الإنسان. تم اكتشاف الأشعة الكونية في عام 1912 من قبل فيكتور هيس ، وبينما تم دراستها على نطاق واسع لمدة قرن تقريبًا ، إلا أن أصلها - الذي غالبًا ما يُعلن أنه أحد الموضوعات الرئيسية للفيزياء الفلكية - لا يزال غير مفهومة تمامًا. إحدى النتائج المبكرة المهمة لسعادة صاحب السمو الملكي كانت التجربة هي الكشف عن موجة صدمة انفجار مستعر أعظم [1] كموقع لتسريع الجسيمات الشديدة
في نشرة صدرت مؤخراً في مجلة نيتشر ، هيس الدولية أفاد التعاون عن اكتشاف انبعاث أشعة جاما من مجموعة من السحب الغازية بالقرب من مركز مجرتنا درب التبانة. تشمل هذه السحب العملاقة لغاز الهيدروجين كمية من الغاز تعادل 50 مليون ضعف كتلة الشمس. مع H.E.S.S. تلسكوبات أشعة جاما ، من الممكن لأول مرة أن نبين أن هذه السحب تتوهج في أشعة غاما عالية الطاقة.
إحدى القضايا الرئيسية في فهمنا للأشعة الكونية هي توزيعها في الفضاء. هل يتغلغلون في المجرة بأكملها بشكل موحد ، أم أن كثافتها وتوزيعها في الطاقة يختلفان اعتمادًا على موقع المرء في المجرة (على سبيل المثال ، بسبب قرب معجلات الجسيمات الكونية)؟ لا يمكن أخذ القياسات المباشرة للأشعة الكونية إلا داخل نظامنا الشمسي ، الذي يقع على بعد حوالي 25000 سنة ضوئية من مركز المجرة. ومع ذلك ، فإن الخداع يسمح للفيزيائيين الفلكيين بالتحقيق في الأشعة الكونية في مكان آخر من المجرة. عندما يتصادم جسيم الأشعة الكونية مع جزيء غاز بين النجوم ، يتم إنتاج أشعة جاما.
الجزء المركزي من مجرتنا هو حديقة فلكية معقدة ، تحتوي على أمثلة لكل نوع من الأجسام الغريبة المعروفة لعلماء الفلك ، مثل بقايا انفجارات السوبرنوفا وثقب أسود فائق الضخامة. كما يحتوي على كميات هائلة من الغاز بين النجوم ، والتي تميل إلى التكتل في السحب. إذا تم الكشف عن أشعة غاما من اتجاه سحابة الغاز هذه ، يمكن للعلماء استنتاج كثافة الأشعة الكونية في موقع السحابة. تعكس كثافة أشعة غاما هذه وتوزيعها في الطاقة تلك الأشعة الكونية.
في الطاقات المنخفضة ، حوالي 100 مليون إلكترون فولت (مسرعات من صنع الإنسان تصل إلى طاقات تصل إلى 1،000،000 مليون إلكترون فولت) ، تم استخدام هذه التقنية من قبل القمر الصناعي EGRET لرسم خريطة للأشعة الكونية في مجرتنا. في الطاقات العالية حقًا - المجال الحقيقي لمسرعات الأشعة الكونية - لم يكن هناك أي أداة حساسة حتى الآن بما يكفي "لرؤية" السحب الغازية بين النجوم تتألق في أشعة غاما عالية الطاقة. أظهر لأول مرة وجود أشعة كونية في هذه المنطقة المركزية من مجرتنا.
سعادة تشير البيانات إلى أن كثافة الأشعة الكونية تتجاوز تلك الموجودة في الجوار الشمسي بعامل مهم. ومن المثير للاهتمام أن هذا الاختلاف يزداد مع صعودنا في الطاقة ، مما يعني أن الأشعة الكونية قد تسارعت مؤخرًا. لذا ، تشير هذه البيانات إلى أن الغيوم مضاءة بمسرع أشعة كونية قريب ، والذي كان نشطًا على مدار العشرة آلاف سنة الماضية. إن المرشحين لمثل هذه المسرّعات هم انفجار نجمي هائل ، على ما يبدو ، انفجر بالقرب من قلب مجرتنا في التاريخ "الحديث". موقع تسريع آخر محتمل هو الثقب الأسود الضخم في مركز المجرة. ويخلص جيم هينتون ، أحد العلماء المشاركين في الاكتشاف ، إلى أن "هذه ليست سوى الخطوة الأولى. نحن بالطبع نواصل توجيه تلسكوباتنا إلى مركز المجرة ، وسنعمل جاهدين لتحديد موقع التسريع الدقيق - أنا متأكد من أن هناك المزيد من الاكتشافات المثيرة القادمة. "
يتألف فريق النظام المجسم عالي الطاقة (H.E.S.S.) من علماء من ألمانيا وفرنسا والمملكة المتحدة وجمهورية التشيك وأيرلندا وأرمينيا وجنوب إفريقيا وناميبيا.
تم الحصول على النتائج باستخدام مقاريب النظام عالي الطاقة المجسمة (H.E.S.S.) في ناميبيا ، في جنوب غرب أفريقيا. هذا النظام المكون من أربعة مقاريب بقطر 13 مترًا هو حاليًا الكاشف الأكثر حساسية لأشعة جاما عالية الطاقة. يتم امتصاص هذه في الغلاف الجوي ، حيث تعطي دشًا قصير المدى من الجسيمات. سعادة تكتشف التلسكوبات ومضات الضوء الخافتة القصيرة والزرقاء التي تنبعث منها هذه الجسيمات (تسمى ضوء Cherenkov ، والتي تستمر لبضعة بلايين من الثانية) ، وتجمع الضوء مع مرايا كبيرة تنعكس على الكاميرات الحساسة للغاية. كل صورة تعطي الموقع في السماء لفوتون أشعة غاما واحد ، وكمية الضوء المجمعة تعطي طاقة أشعة غاما الأولية. بناء الصور الفوتون لكل فوتون يسمح لـ H.E.S.S. لإنشاء خرائط للأجسام الفلكية كما تظهر في أشعة جاما.
سعادة صفيف التلسكوب يمثل جهد بناء متعدد السنوات من قبل فريق دولي يضم أكثر من 100 عالم ومهندس. تم افتتاح الأداة في سبتمبر 2004 من قبل رئيس الوزراء الناميبي ، ثيو بن Guirab ، وقد أسفرت بياناتها الأولى بالفعل عن عدد من الاكتشافات الهامة ، بما في ذلك أول صورة فلكية لموجة صدمة مستعر أعظم في أعلى طاقات أشعة غاما.
المصدر الأصلي: جمعية ماكس بلانك
