پیله ای که پرتوهای کیهانی را به دام می اندازد

* تلسکوپ فضایی فرمی موفق به آشکارسازی پیله ای از پرتوهای کیهانی در قلب ماکیان شد.

* تلسکوپ منطقه گسترده ی فرمی با ردیابی سیگنال های پرتو گاما در سراسر کهکشان به اخترشناسان کمک می کند بدانند پرتوهای کیهانی از کجا می آیند و چگونه به چنین سرعت های بالایی می رسند.

صورت فلکی ماکیان، که در حال حاضر پس از غروب آفتاب و با تاریک شدن هوا در سمت باختر آسمان دیده می شود، منزلگاه یکی از غنی ترین مناطق ساخت و ساز ستاره ای در کهکشانمان است. ستاره شناسانی که این منطقه را در طول موج های دیدگانی (مریی) رصد می کنند، تنها نشانه هایی اندک از این فعالیت تماشایی را می بینند. دلیلش هم وجود پرده ای از ابرهای گرد و خاک نزدیک آنست که "شکاف بزرگ" کهکشان را می سازند، رگه ای تیره که راه شیری را [از دید زمینیان] به دو بخش تقسیم کرده است. راه شیری خود یک نوار نورانی محو است که صفحه ی مرکزی کهکشانمان را می سازد.
LAT فرمی کشف کرد که تابش پرتوهای گاما، حباب های گاز داغ پدید آمده
توسط سنگین ترین ستارگان ماکیان ایکس را پر کرده است.آشوب و امواج
شوک تولید شده توسط این ستارگان، جابجا شدن درون منطقه را برای پرتوهای
پرانرژی کیهانی دشوارتر کرده است. وقتی که این ذرات با هسته های گازی
یا پروتون ها برخورد می کند، پرتو گاما ساطع می شود. (تصویر بزرگ تر)

این منطقه ی ستاره زایی در همسایگی ستاره ی "گاما ماکیان" یا صدرالدجاجه - ستاره ای با قدر 2- قرار دارد و زمانی که در دهه ی 1950 طی کاوش هایی به شکل یک چشمه ی پراکنده ی امواج رادیویی کشف شد، نام ماکیان ایکس بر آن نهادند. اکنون یک بررسی که با بهره از داده های تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی متعلق به ناسا انجام شده، نشان می دهد که این منطقه ی پرهیاهوی زایش و مرگ ستارگان در ماکیان ایکس، ذرات پرسرعت مشهور به پرتوهای کیهانی را در خود به دام انداخته است.

پرتوهای کیهانی از ذرات زیراتمی - عمدتن پروتون - تشکیل شده اند و تقریبن با سرعت نور در فضا جابجا می شوند. این ذرات در طی سفرشان در سراسر کهکشان، در اثر میدان های مغناطیسی منحرف می شوند و تغییر مسیر می دهند؛ در نتیجه ردگیری آن ها و یافتن چشمه شان ناممکن می شود.

با این حال زمانی که پرتوهای کیهانی با گاز میان ستاره ای برخورد می کنند، پرتوهای گاما - پرانرژی ترین و نافذترین شکل نور - تولید می کنند که یکراست از چشمه اش به سوی ما می آید. تلسکوپ منطقه گسترده ی فرمی (LAT) با ردگیری سیگنال های پرتو گاما در سراسر کهکشان، به اخترشناسان کمک می کند تا چشمه های پرتوهای کیهانی را دریابند و بدانند چگونه شتاب گرفته و به چنین سرعت های بالایی می رسند. در حقیقت، این یکی از هدف های کلیدی این ماموریت است.

بهترین جاهای کهکشان که می توانند شتاب دهنده ی پرتوهای کیهانی به شمار روند، پوسته های به سرعت رو به گسترش از گاز یونیده و میدان مغناطیسی هستند که در اثر انفجارهای ابرنواختری پدید می آیند یا با آن مرتبطند. جرم ستارگان عاملی سرنوشت ساز برای آن هاست؛ سنگین ترین ها - که به نام ستاره های رده ی O و B خوانده می شوند - تکامل سریعی دارند و در جوانی می میرند.

البته این ستارگان نسبتن کمیاب نیز هستند زیرا چنین ستارگان عظیمی، با جرم هایی بیش از 40 برابر جرم خورشید خودمان و دمای سطحی هشت برابر بیشتر از آن، تاثیر شگرفی بر محیط اطرافشان می گذارند. این سنگین ترین ستارگان، با پرتوهای شدید فرابنفش خود و نیز جریان های پرقدرتی که از خود بیرون می زنند و به نام باد ستاره ای شناخته می شود، به سرعت ابرهای گازی که از دل آن پدید آمده اند را به عقب رانده و می پراکنند، که به طور طبیعی باعث می شود شمار ستارگان سنگین در هر منطقه ای محدود بماند (زیرا با کنار زدن و کم شدن این ابرها که در واقع مواد خام ستاره سازی هستند، شرایط برای شکل گرفتن ستارگان سنگین دیگر از بین می رود. - م).

ماکیان ایکس میزبان بسیاری از گروه های ستاره ای جوان است، از جمله انجمنهای
OB2 و OB9 و خوشه ی NGC 6910. بادها و پرتوهای فرابنفش ستارگان
سنگین و پرشمار درون این منطقه با پیوستن به یکدیگر گاز را گرم کرده و از
خوشه ها بیرون رانده اند، و بدین ترتیب حفره هایی از گاز داغ و کم چگال پدید
آورده اند. در این تصویر فروسرخ 8 میکرونی، مرزهای حفره ها با پشته های
گاز چگال تر مشخص شده است. نقطه های روشن درون این پشته ها نمایانگر
جاهاییند که ستارگان در آن ها در حال شکل گرفتن هستند.
(تصویر بزرگ تر) (تصویر بزرگ تر با مشخصات)
برگردیم به سراغ ماکیان ایکس. باور بر اینست که در این کارخانه ی ستاره سازی که حدود 4,500 سال نوری از ما فاصله دارد، ماده ی خام کافی برای ساخت دو میلیون ستاره همانند خورشید وجود دارد. درون آن خوشه های ستاره ای بسیار و چندین دسته ی پراکنده از ستارگان رده ی O و B که به نام انجمن های OB شناخته می شوند قرار دارد. یکی از این انجمن ها، انجمن ماکیان OB2 است که 65 ستاره از رده ی O (سنگین ترین، درخشان ترین، و داغ ترین رده) و حدود 500 ستاره از رده ی B دارد.

اخترشناسان جرم کلی ستارگان این انجمن را 30,000 برابر جرم خورشید برآورد می کنند، و از همین رو، ماکیان OB2 بزرگ ترین جرم از نوع خود در فاصله ی 6,500 سال نوری از ما به شمار می رود. همچنین شمار اندکی از سنگین ترین ستارگان آن با سن هایی کم تر از پنج میلیون سال، دیگر سوخت خود را به پایان برده و به شکل ابرنواخترهایی منفجر شده اند.

پرتو و بادهای شدیدی که از ستارگان هیولا در ماکیان OB2 و از چندین انجمن و خوشه ی آن نزدیکی می آید، مقدار زیادی از گاز محیط را از کنار خود پس زده و فضایی خالی در آن به وجود آورده اند. حفره هایی که این ستارگان درون آن ها قرار گرفته اند، با گازی داغ و رقیق پر شده. اطراف این حفره ها را هم پشته های گاز چگال و سردی در بر گرفته که در دلشان ستارگانی تازه در حال شکل گیریست.

لوییجی تیبالدو از دانشگاه پادوا و بنیاد ملی فیزیک هسته ای ایتالیا می گوید: «ما داریم پرتوهای کیهانی جوانی را تماشا می کنیم که انرژیشان قابل مقایسه با انرژیی است که توسط نیرومندترین شتاب دهنده های ذرات روی زمین تولید می شود. این پرتوها تازه سفر درون کهکشانی خود را آغازیده اند، و به طور زیگزاگی از شتاب دهنده های خود دور می شوند و وقتی با گاز یا نور ستارگان درون این حفره ها برخورد می کنند، پرتوهای گاما از خود می تابانند.»

انرژی تابش پرتو گاما، که توسط LAT تا 100 میلیارد الکترون ولت و توسط آشکارسازهای روی زمین از این هم بالاتر اندازه گرفته شده، ماهیت و چیستی حداکثری این ذرات شتاب گرفته را نشان می دهد. برای مقایسه، انرژی نور دیدنی میان 2 تا 3 الکترون ولت است. این محیط، پرتوهای کیهانی را با وجود انرژی زیادشان، در دام میدان های مغناطیسی آشفته ای که از ترکیب بادهای ستارگان سنگین پرشمار به وجود آمده گرفتار می کند و بدین ترتیب آن ها را درون خود نگه می دارد.

ایزابل گرانیه از دانشگاه دیدروی پاریس و کمیسیون انرژی اتمی ساکلی فرانسه می گوید: «این امواج شوک به گونه ی یک جکوزی در مقیاس کیهانی، گاز را به هم می زنند و میدان مغناطیسی را می پیچانند و به هم می ریزند و بدین ترتیب آشوبی به پا می کنند که پرتوهای کیهانی جوانی که تازه از شتاب دهنده های خود بیرون زده اند را درون آن به دام می اندازند؛ این پرتوها تا زمانی که بتوانند به درون یک منطقه ی میان ستاره ای آرام تر بتراوند (نفوذ کنند) و آزادانه تر بتوانند جریان یابند در این دام گرفتار می مانند.»

بازمانده ی ابرنواختری شناخته شده ی گاما ماکیان - که به دلیل نزدیکیش به این ستاره بدین نام خوانده شده - نیز درون این منطقه قرار دارد، و به برآورد اخترشناسان، سن آن حدود 7,000 سال است. گروه فرمی می گویند ممکن است همین بازمانده ی ابرنواختری بوده که پرتوهای کیهانیِ به دام افتاده در "پیله ی" گاما ماکیان را از خود ساطع کرده، ولی آن ها سناریوی دیگری را نیز مطرح می کنند که بنا بر آن، شتاب این ذرات ناشی از برهم کنش های پیاپی با امواج شوکی است که توسط بادهای پرقدرت ستاره ای درون پیله به وجود آمده اند.

تیبالدو می گوید: «این که آیا ذرات درون پیله، باز هم انرژی می گیرند یا از دست می دهند موضوعیست که نیاز به بررسی دارد، ولی وجود این پیله نشان می دهد که تاریخچه ی پرتو کیهانی بسیار پرحادثه تر از یک سفر اتفاقی از چشمه هایشان است.»

فرمی در حال فراهم ساختن تصویری بی سابقه از آغاز زندگی پرتوهای کیهانیست؛ زمانی بسیار پیش از آن که در گستره ی کهکشان انتشار یابند. اخترشناسان یک دوجین خوشه ی ستاره ای دیگر که از نظر جوانی و غنی بودن، دست کمی از ماکیان OB2 ندارند را می شناسند، از جمله خوشه ی "کمان ها" و خوشه ی پنج تایی نزدیک مرکز کهکشان. پرتوهای نیرومند گاما در نزدیکی شماری از آن ها آشکار شده، پس شاید آن ها نیز پرتوهای کیهانی را در پیله های پرانرژی خود به دام انداخته باشند.

گردشی در کارخانه ی ستاره سازی ماکیان ایکس.:
این ویدیو با تصویرهای گسترده ی نور دیدنی و فروسرخ از صورت فلکی ماکیان آغاز شده، سپس با تصاویر رادیویی، فروسرخ، و پرتو گاما به درون منطقه زوم می شود. LAT فرمی نشان می دهد که پرتوهای گاما حفره های درون ابرهای موجود در این منطقه ی ستاره زایی را پر کرده اند. این تابش زمانی رخ می دهد که پرتوهای پرسرعت کیهانی با گاز داغ و نور ستارگان برخورد می کنند. (پیوند به یوتیوب)
واژه نامه:
gamma ray - Fermi - Large Area Telescope - cosmic ray - constellation Cygnus - Great Rift - Gamma Cygni - star-forming region - Cygnus X - radio source - NASA - Fermi Gamma-ray Space Telescope - protons - magnetic field - interstellar gas - LAT - supernova - type O - type B - ultraviolet - stellar wind - OB association - Cygnus OB2 - Luigi Tibaldo - accelerator - Isabelle Grenier - supernova remnant - cocoon - stellar cluster - Arches cluster - Quintuplet cluster - infrared - NGC 6910

منبع: nasa

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه