کشف شتاب دهنده های ذرات با انرژی بسیار بالا در کهکشان

کشف شتاب دهنده های ذرات با انرژی بسیار بالا در کهکشان

با کشف شتاب دهنده های ذرات با انرژی بسیار بالا در کهکشان یک یک راز آسمانی در قرن مشکلش حل شده است.این یافته ها به منجمان کمک می کند تا منشأ پرتوهای کیهانی  ذرات باردار و هسته های اتمی را که با سرعت نوری نزدیک به فضا در حال حرکت هستند و با مقدار زیادی کننده انرژی آغشته شده اند را درک کنند.برای مطالعه کامل مقاله و آشنایی با این شتاب دهنده های ذرات تا انتهای مقاله با مجله علمی آندرومدا مگ همراه باشید.

به گفته ناسا، پرتوهای کیهانی تقریباً از هر جهتی در کهکشان راه شیری کشف شده اند هرچند دانشمندان هنوز دقیقاً مشخص نکرده اند که چگونه آنها به سرعت فوق العاده سریع خود می رسند.

سیمینگ لیو ، اخترفیزیکدان از رصدخانه کوه بنفش در نزدیکی نانجینگ، چین، به لایو ساینس پیام داد که : بسیاری از محققان مشکوک به این هستند هستند که پرتوهای کیهانی هنگام مرگ در انفجارهای ابرنواختر از ستارگان عظیم دور می شوند. وی افزود: “در طی چنین رویدادهایی،” ستارگان در طی دو ماه همان مقدار انرژی را که در کل زندگی آنها آزاد می شود را آزاد می کنند. ”

لیو گفت، اما حتی یک انفجار قدرتمند مانند این نیز فقط قادر است کمتر از یک پتا الکترون ولت (PeV) یا یک چهار میلیارد الکترون ولت به اشعه کیهانی منتقل کند. رصدخانه ها پرتوهای کیهانی بسیار پرانرژی را با انرژی بیش از آن گرفته اند و تاکنون هیچ کس نتوانسته است بفهمد از کجای جهان این پر توها در حرکت بوده و هستند.

لیو گفت، کشف منابع پرتوهای کیهانی کار دشواری بوده است، زیرا به عنوان  ذرات  باردار، توسط میدان های مغناطیسی که در کهکشان راه شیری فراوان است ، منحرف می شوند. وی افزود: این بدان معناست که یک پرتوی کیهانی  روی زمین مستقیماً به نقطه مبدا بر نمی گردد.

اما همانطور که از منابع خود دور می شوند، پرتوهای کیهانی می توانند با گازهای اطراف تعامل داشته و با دهم انرژی اشعه کیهانی، پرتوهای گاما تولید کنند. این اشعه ها شارژ نمی شوند و بنابراین در خطوط مستقیم حرکت می کنند و وسیله ای برای کشف محل تولد آنها هستند.

لیو همراه با همکارانش از رصدخانه بزرگ Air Shower  بزرگ چین (LHAASO) ، تاسیساتی در دست ساخت در بالای کوه هایزی در حاشیه فلات تبت در استان سیچوان، برای نگاه غیر مستقیم به نور اشعه گاما استفاده کرد. همانطور که اشعه گاما به جو زمین نفوذ می کند ، ذره ای از ذرات تولید می شود که می تواند در هزاران ردیاب LHAASO ردیابی شود که در نهایت به مساحت 0.4 مایل مربع (1 کیلومتر مربع) گسترش می یابد.

اگرچه داده ها فقط با نیمی ازبخشه ای عملیاتی بدست آمده اند ، اما آنها توانستند ده منبع را کشف کنند – که به دلیل توانایی آنها در غوطه وری ذرات زیر اتمی با ارزش پتا الکترون ولت  در سراسر کهکشان راه شیری ، PeVatrons لقب گرفته است. این ذرات حداقل 100 برابر قدرتمندتر از بزرگترین شتاب دهنده ذرات روی زمین ، برخورد دهنده بزرگ هادرونی هستند.

این تیم همچنین قدرتمندترین فوتون اشعه گاما یا ذره نوری که تاکنون دیده شده است را کشف کرد  جسمی با 1.4 PeV درا ین امر دخیل بوده است. آنها یافته های خود را در 17 مه در مجله Nature گزارش دادند

در میان PeVatrons اشیا ی آشنایی نیز وجود دارد، مانند سحابی خرچنگ که شامل یک ستاره مرده معروف به تپ اختر است که مظنون بالقوه به عنوان شتاب دهنده پرتوهای کیهانی است. اما این لیست همچنین شامل یک منطقه فعال ستاره ساز در صورت فلکی سیگنوس است که باعث می شود محققان تمرکز خود را بر روی آنچه که چنین ذرات قدرتمند را در آنجا شلیک میکند بگذارند

لیو گفت که LHAASO فقط قادر به تعیین منابع PeVatron در چند ده یا صدها سال نوری است، بنابراین دشوار است بدانید دقیقاً چه اشیایی در هر منطقه باعث شتاب می شوند.

رزميك ميرزويان ، فيزيكدان ذره بيني در موسسه فيزيك ماکس پلانك در آلمان ، به Live Science گفت: “با اين وجود ،” اين يك قدم مهم است. ” میرزویان افزود ، LHAASO به زودی چهار برابر بزرگتر از هر نوع تلسکوپ قبلی از این نوع خواهد بود و این امکان بوجود می آید که دوره جدیدی از مشاهدات با انرژی بسیار بالا را بررسی نماید.

میرزویان بخشی از همکاری است که در حال ساخت یک مرکز مشابه در نیمکره جنوبی برای استفاده از منابع پرتوی کیهانی با انرژی بسیار بالا است. وی گفت: با ترکیب اطلاعات از این تاسیسات و داده های تلسکوپ هایی که در طیف الکترومغناطیسی مشاهده می کنند و کسانی که به نوترینوها نگاه می کنند ، ممکن است سرانجام میدان بداند که این موجودات مرموز از حدود 10 سال از کجا سرچشمه می گیرند.

لوئی موافقت کرد که مشاهدات آینده با LHASSO و سایر ابزارها باید روزی کمک کند تا مشخص شود که چگونه پرتوهای کیهانی به چنین سرعتها و انرژیهای شگرفی می رسند. وی گفت: “امیدواریم که بتوانیم به این موضوع رسیدگی کنیم.” “این مشاهدات امکان پاسخ به این سوال را فراهم خواهد نمود.”