ریزاختروشی که توضیح پرتوهایش نیاز به نظریه‌های تازه دارد

دانشمندان برای نخستین بار گسیلش پرتوهایی به شدت پرانرژی را از یک ریزاختروش دیده‌اند؛ چیزی که اخترفیزیکدانان را به یافتن نظریه‌هایی تازه برای توضیح شتابدهی بی‌اندازه‌ پرانرژی ذرات وامی‌دارد. یک ریزاختروش سیاهچاله‌ایست که مواد را از همدم ستاره‌ای خود می‌بلعد و فواره‌هایی نیرومند از ذرات به بیرون می‌افشاند.

رصدخانه‌ی آبی فراز بالای پرتو گامای چرنکوف (اچ‌ای‌دبلیوسی، HAWC) حدود ۱۳۵۰۰ پا بالاتر از سطح دریا، نزدیک آتشفشان سیرا نگرا در مکزیک ساخته شده

هوئی لی از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس می‌گوید: «چیزی که این یافته‌ی تازه را شگفت‌انگیز کرده اینست که همه‌ی نظریه‌های کنونیِ شتابدهی ذرات برای توضیح آن به مشکل برمی‌خورند. این قطعا به نظریه‌های تازه‌ای برای شتاب ذرات در ریزاختروش‌ها و به طور کلی سامانه‌های سیاهچاله‌‌ای نیاز دارد.»

مشاهدات این اخترشناسان قویا نشان می‌دهد که برخورد ذرات در دو انتهای فواره‌های این ریزاختروش به تولید پرتوهای نیرومند گاما انجامیده. دانشمندان فکر می‌کنند بررسی این ریزاختروش که "اس‌اس ۴۳۳" نام دارد، می‌تواند آگاهی‌هایی درباره‌ی رویدادهای خشن‌تر در مرکز کهکشان‌های دوردست به ما بدهد. اس‌اس ۴۳۳ با فاصله‌ی ۱۵۰۰۰ سال نوری از زمین، یکی از شناخته شده‌ترین ریزاختروش‌هاست.

داده‌های این پژوهش توسط رصدخانه‌ی آبی فراز بالای پرتو گامای چرنکوف (اچ‌ای‌دبلیوسی، HAWC) به دست آمده که یک آشکارساز در بالای کوهی در مکزیک است و به تابش پرتوهای گاما از پسماندهای ابرنواخترها، تپ‌اخترها، و اختروش‌ها می‌پردازد.

اختروش‌ها ابرسیاهچاله‌هایی هستند که به جای تغذیه از تنها یک ستاره، دارند مواد مرکز کهکشانشان را می‌بلعند. تابش‌هایی که از این فعالیت تولید می‌شود بی‌اندازه نیرومند است و از دوردست‌های کیهان هم دیده می‌شود. ولی بیشتر آنها به اندازه‌ای دورند که تقریبا همگی آنها، فواره‌شان باید رو به زمین باشد تا بهتر دیده شوند، مانند نگاه کردن در یک چراغ قوه. بر خلاف آنها، فواره‌های اس‌اس ۴۳۳ رو به زمین نیستند و این رصدش را سخت‌تر کرده. ولی رصدخانه‌ی اچ‌ای‌دبلیوسی توانسته همین نورهای پرانرژی را با مشاهده‌ی آن از پهلو ببیند و بلندی کامل آنها را نشان دهد.

هائو ژائو از بخش فیزیک آزمایشگاه ملی لوس آلاموس می‌گوید: «این یافته‌های تازه بر شناخت ما از شتابدهی ذرات در فواره‌های ریزاختروش‌ها می‌افزاید، که این هم آگاهی‌هایی درباره‌ی فیزیک فواره‌ در فواره‌های بسیار نیرومندترِ فراکهکشانی در اختروش‌ها به ما می دهد.»

رصدخانه‌ی اچ‌ای‌دبلیوسی حدود ۱۳۵۰۰ پا بالاتر از سطح دریا، نزدیک آتشفشان سیرا نگرا در مکزیک جای دارد و باران ذرات پرسرعت را به کمک آشکارسازی دریافت می‌کند که از بیش از ۳۰۰ مخزن آب، هر یک به قطر تقریبا ۲۴ فوت درست شده. با برخورد این ذرات به آب، موج شوکی از نور آبی به نام تابش چرنکوف پدید می آید. دوربین‌های درون مخزن‌ها این نور را آشکار می‌کنند و به دانشمندان امکان می‌دهند تا داستان پیدایش این پرتوهای گاما را بنویسند.

بررسی داده‌های اچ‌ای‌دبلیوسی که از رصدهای انجام شده در بیش از ۱۰۱۷ روز به دست آمده بود نشان می‌داد که این پرتوهای گاما از دو سر فواره‌های این ریزاختروش می‌آیند نه از بخش مرکزی سامانه‌ی ستاره‌ای. دانشمندان بر پایه‌ی این بررسی‌ها نتیجه گرفتند که انرژیِ الکترون‌های درون این فواره‌ها حدود ۱۰۰۰ برابر انرژی‌ای است که در شتابدهنده‌های زمینی، مانند برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ تولید می‌شود. این الکترون‌ها با کوبیده شدن به [فوتون‌های؟] کم‌انرژی تابش زمینه‌ی ریزموج کیهانی، چنین تابش پرتو گامایی پدید می‌آورند. این سازوکارِ نویافته، سازوکار تازه‌ای در تولید پرتوهای گامای پرانرژی در این گونه سامانه‌ها است و با چیزی که در فواره‌های رو به زمین دیده شده بود تفاوت دارد.

دستگاه‌ها تاکنون چنین جزییاتی را از ریزاختروش اس‌اس ۴۳۳ ندیده‌ بودند زیرا بر پایه‌ی نقشه‌های آسمان، این ریزاختروش در میان یک پسماند ابرنواختر درخشانست که آن هم پرتوهای گاما می‌گسیلد. ولی اچ‌ای‌دبلیوسی با میدان دید گسترده و خط پایه‌ی بلندش هر شب سرتاسر آسمان را می‌کاود. این ویژگی به آشکارساز اچ‌ای‌دبلیوسی توانی مانند توان یک دوربین با نوردهی بلند و عدسی میدان‌گسترده می‌دهد تا بتواند ویژگی‌های خاص این ریزاختروش را حتی اگر محیط پیرامونش آن را پنهان کرده باشد ببیند.

گزارش این دانشمندان در شماره‌ی ۴ اکتبر نشریه‌ی نیچر منتشر شده.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Milky Way - microquasar - particle acceleration - black hole - Hui Li - Los Alamos National Laboratory - Theoretical Division - Nature - gamma rays - SS 433 - High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory - HAWC - Mexico - supernova remnant - star - pulsar - quasar - galaxy - Earth - extragalactic jet - Hao Zhao - Physics Division - Sierra Negra - volcano - shock wave - Cherenkov radiation - electron - particle accelerator - Large Hadron Collider - microwave background radiation - wide-angle lens

منبع: sciencedaily

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان