سرچشمه پرتوهای کیهانی همچنان یک راز است

* بنا بر اعلام یک تلسکوپ نوترینوی غول پیکر در جنوبگان، هیچ مدرکی از پیوند میان فوران های کوتاه مدت پرتو گاما و پرانرژی ترین ذرات کیهانی که به زمین برخورد می کنند یافته نشده.

نتایج تازه به دست آمده از قطب جنوب این اندیشه را تقویت می کند که پرانرژی ترین ذرات از ذرات فضایی فراسریع (superspeedy) که بر زمین می بارند، ناشی از فوران های پرتو گاما نمی باشند. این نتیجه گیری که در شماره ی 19 آوریل نشریه ی نیچر منتشر شد، این راز دیرپای اخترفیزیک را پیچیده تر ساخته.

آزمایشگاه IceCube در ایستگاه آموندسن-اسکات
قطب جنوب به هنگام سپیده دم پس از شش ماه تاریکی.
این ایستگاه بالای آشکارساز نوترینو قرار دارد که تا
1.5 مایل به سمت پایین ادامه دارد.
پرتوهای کیهانی ذرات نسبیتی (اغلب پروتون) هستند که به نظر می رسد از همه ی جهات فضا به سوی ما می آیند. از این میان، آن هایی که کم انرژی هستند -- و البته تنها در مقایسه کم انرژیند: پرتوهای کیهانی کم انرژی می‌توانند انرژی هایی داشته باشند که مطابق با پروتون هایی با سرعت 43% سرعت نور باشد -- شاید از جاهایی در کهکشان خودمان بیایند، مانند خوشه های ستارگان جوان و سنگین. به گمان ستاره شناسان، پرانرژی ترین پرتوهای کیهانی از بیرون از کهکشان راه شیری می آیند. 

در سال 2007 پژوهشگران از رصدخانه ی Pierre Auger در آرژانتین، مشاهداتی را گزارش کردند که نشانه ای نیرومند از این بود که پرتوهای کیهانی فراانرژی (ultra-high-energy cosmic rays یا UHECRs) از هسته ی فعال کهکشان می آیند. هسته های فعال کهکشانی (AGN) چراغ هایی به شدت روشن از پرتوها هستند که در اثر کشش مواد به سوی سیاهچاله‌های ابرپرجرم و برافزایش مواد پیرامون آن ها پدید می آیند. [ولی] به تازگی با داده های بیشتری که لویی باربیه، اخترفیزیکدان از گودارد ناسا به نتیجه گیری این پژوهشگران افزوده، از اعتبار آن کاسته شده: شاید هنوز هم AGNها در یک فاصله ی معین با مشاهدات همخوانی داشته باشند، ولی روی هم رفته، به نظر می رسد پرتوهای کیهانی از جاهایی گسترده تر از آسمان می آیند که بشود سرچشمه ی آن ها را از یک AGN هر چند بزرگ دانست. 

 ولی در پژوهش تازه، نگاه ها نه به سوی AGNها بلکه به فوران های پرتو گاما است. فوران های پرتو گاما یا GRB درخشش هایی از فوتون های پرانرژیند که می توانند یا نشانه ی مرگ ستاره ای بسیار سنگین باشند یا نشانه ی برخورد دو ستاره ی نوترونی. هر دوی این رویدادها یک گوی آتشین پرتاب می کنند که هم پرتوهای کیهانی و هم فوتون های پرتو گاما را در بر دارد. زنجیره ی کوتاهی از برهم کنش ها و واپاشی های ذرات در این آتشگوی رخ می دهد که به تولید ذراتی سبک وزن با برهم کنش ضعیف به نام نوترینو می انجامد، و این نوترینوها هستند -نه خود پرتوهای کیهانی یا ذراتی که با برخورد این پرتوها به جو زمین پدید می آید- که آزمایش های رصدخانه ی IceCube (مکعب یخی) به دنبالشان است. 

گروه IceCube با بهره از مشاهدات ماهواره ها از 300 فوران پرتو گامای رصد شده، در پی نوترینوهاییست که ممکن است از چنین رویدادهایی آمده باشند. این دانشمندان انتظار داشتند در یک دوره مشاهده ی دو ساله، 8.4 رویداد را ببینند. ولی به جز دو مورد دورافتاده که به نظر نمی رسد ارتباطی با GRBها داشته باشند، دیگر نوترینویی دیده نشد.

5,160 مدول نوری دیجیتال IceCube از 86 رشته
آویزان شده اند و به 1.5 مایل زیر سطح جنوبگان میرسند.
هر گوی دارای یک لوله ی تقویت کننده ی نور و ابزار
الکترونیکی برای به دام انداختن اندک ذراتی است که با
سرعت از درون یخ می گذرند. جهت و انرژی این ذرات
با چندین ردیابی شناسایی و دنبال می شود. سه گوشه ی
کوچک و سیاه در بالا، همان ایستگاه عکس پیشین است.

آن ها نتیجه گرفتند که دو امکان وجود دارد: یا GRBها چندان پرتوهای کیهانی پرانرژی زیادی تولید نمی کنند، یا چیزی از نظر فیزیکی نامنتظره در انفجار GRB رخ می دهد -- چه بسا این که پدید آمدن نوترینوها در آن‌ها بسیار کم تر و ناکارآمدتر از آنست که فیزیکدانان می پنداشته اند. 

پیش آگاهی: در این نتایج، مدلی ویژه از تولید پرتوهای کیهانی در نظر گرفته شده، و شاید توضیح دیگری نیز وجود داشته باشد که بتواند رابطه ای میان یک "فوران پرتو گاما" و "پرتوهای کیهانی فراانرژی" را توجیه کند. ولی به طور کلی به گمان اخترفیزیکدانان، این نتایج قابل اعتماد می باشند.

گراسیلا جلمینی از دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس می گوید: «اعضای همکار در IceCube از جمله ی کارشناسان برجسته ی این رشته اند. IceCube نخستین آشکارسازیست که توانایی نتیجه گیری درباره ی امکان سرچشمه گرفتن پرتوهای کیهانی از GRBها را دارد.» و اکنون که این رصدخانه به حساسیت مورد نیاز رسیده، این پرسش ها را می توان مورد آزمایش قرار داد.

باربیه نیز می گوید: «من گمان نمی کنم دستاوردهای IceCube برای کسی غافلگیرکننده باشد -- بیشتر تاییدی خواهد بود بر آنچه انتظار می رفت.» جالب اینجاست که پرسش در این مورد که سرچشمه ی پرتوهای فراانرژی کیهانی از چیست، به روشنی و صراحت همیشه است. به گفته ی باربیه: «آیا از بادهای کهکشانی است؟ ادغام کهکشان ها است؟ هیچ کس نمی داند. این همان چیزیست که این پژوهش را تا این اندازه سرگرم کننده می سازد.»
 واژه نامه: 
neutrino telescope - Antarctica -gamma ray- cosmic particle - Earth - Cosmic rays - relativistic particle - proton - South Pole - photomultiplier - cluster - Milky Way - Pierre Auger Observatory - ultra-high-energy cosmic rays - UHECRs - active galactic nuclei - supermassive black hole - Louis Barbier - NASA - Graciela Gelmini Goddard - AGN - photon - neutron star - neutrino - IceCube experiment - Galactic wind - Galaxy merger - Amundsen-Scott South Pole station 

منبع: skyandtelescope 

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه