محمود حاج‌زمان: برخورددهنده بزرگ هادرونی (ال.اچ.سی) را فراموش کنید. یک ابر غبار بین‌ستاره‌ای مشهور به سحابی خرچنگ، اکنون بزرگترین شتاب‌دهنده ذرات شناخته شده در عالم است. اما اینکه این سحابی چطور به ذرات شتاب می‌دهد، هنوز یک راز است. به دلیل آنکه اخترشناسان از سحابی خرچنگ برای واسنجی (کالیبراسیون) ابزارهایشان استفاده می‌کردند، این یافته جدید مشکلاتی را برای آنان به وجود آورده است.
به گزارش نیوساینتیست، دو تلسکوپ مداری آشکار کردند که این سحابی واقع در فاصله 6500 سال نوری از زمین، شراره‌های درخشان و کوتاه مدت پرتوی گاما از خود ساطع می‌کند. این شراره‌ها بسیار شبیه تابشی هستند که الکترون‌ها هنگام شتاب گرفتن در یک شتاب‌دهنده از خود منتشر میکنند. الیسا برناردینی، از مرکز تحقیقات DESY در آلمان می‌گوید: «اینها پرانرژی‌ترین ذراتی هستند که از یک منبع منتشر می‌شوند.»
این کشف یک شگفتی تمام عیار است. سحابی خرچنگ به دلیل اینکه اکثر اوقات، تابش یکنواختی از پرتوهای گاما و دیگر طول موج‌ها را ساطع می‌کرد، توسط دانشمندان به عنوان شمع استاندارد واسنجی ابزراهای نجومی استفاده میشد.
این سحابی از گاز و غبار باقی‌مانده از انفجاری ستاره‌ای تشکیل شده که توسط اخترشناسان چینی در سال 1054 میلادی / 433 مشاهده شده است. تصور می‌شود که روشنایی ثابت و یکنواخت این سحابی، به دلیل وجود تپ‌اختری (یک ستاره نوترونی که در هر ثانیه 30 بار به دور خود میچرخد) در قلب سحابی باشد که الکترون‌هایی را به درون سحابی پرتاب می‌کند. میدان‌های مغناطیسی این جریان الکترونی را درون سحابی محبوس می‌کند و باعث می‌شود که آنها از خود نور ساطع کنند.
انفجارهایی از جنس نور
نتایج دو مطالعه اخیر نشان می‌دهد که این نور، آن‌طور که قبلا تصور میشد ثابت نیست. ماهواره آژانس فضایی ایتالیا (AGLIE) و تلسکوپ فضایی پرتو گاما فرمی ناسا به اتفاق یکدیگر، سه انفجار پرتو گاما را از این سحابی ثبت کرده‌اند. آخرین انفجار در سپتامبر 2010 / شهریور 1389 رخ داد، انفجاری که چهار روز طول کشید و سحابی را به قدری پرنور کرد که میشد آن را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد. باعث نورانی شدن سحابی تا قدر 6 شد.
این انفجارها نقش سحابی خرچنگ را به عنوان استاندارد واسنجی نجومی با خطر روبه‌رو نمی‌کنند، اما در آینده اخترشناسان باید مراقب باشند که در طی این فعالیت‌های غیرمعمول، از سحابی برای واسنجی ابزارهایشان استفاده نکنند. استفان فانک از دانشگاه استنفورد و عضو گروه تلسکوپ فرمی می‌گوید: «از این به بعد باید بیشتر حواسمان را جمع کنیم و مراقب یورش‌های ناگهانی این خرچنگ آسمانی باشیم!»
گروه تلسکوپ فرمی تخمین زده‌اند که الکترون‌های مسئول این انفجارها باید انرژی معادل 1000 تراالکترون‌ولت داشته باشند (هر ترا معادل 10 به توان 12 است). این مقدار انرژی 100 برابر بیشتر از مقدار انرژی است که پروتون‌های درون ال.اچ.سی -قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات در زمین- وقتی که برخورددهنده به حداکثر توان خود برسد به دست می‌آورند.
اینکه چطور این سحابی ذرات را تا چنین سطح بالایی از انرژی شتاب می‌دهد ناشناخته است. میدان‌های مغنایسی که به حبس شدن الکترون‌ها درون سحابی کمک میکنند، هنگامی‌که جریان ذرات ستاره با سحابی برخورد می‌کند باعث وارد شدن قطاری از موج ضربه‌ای به آنها می‌شوند. هر ضربه باعث افزایش انرژی الکترون‌ها می‌شود، اما این تمام ماجرا نیست. همین میدان‌های مغناطیسی با منحرف کردن مسیر الکترون‌ها، باعث تضعیف انرژی آنها قبل از دستیابی به چنین سرعت‌های بالایی می‌شوند.
فانک می‌گوید: «روش‌های استاندارد شتاب‌دهی ذرات در اینجا عمل نمی‌کند، زیرا نمی‌توانند چنین شتابی را به ذرات بدهند. ما باید به دنبال یک مکانیزم متفاوت برای شتاب دادن ذرات باشیم.» اگرچه هنوز معلوم نیست که چه چیزی عامل این شتاب بالا است، وی می‌گوید که میدان‌های الکتریکی ایجاد شده توسط خود تپ‌اختر ممکن است به شتاب‌گیری الکترون‌ها کمک کند.
اگرچه سحابی خرچنگ قدرتمندترین شتاب‌دهنده کیهانی شناخته شده است، اما با توجه به اینکه منابع دیگری از پرتو گاما با انرژی‌های مشابه سحابی خرچنگ وجود دارد، ممکن است شتاب‌دهنده‌های قدرتمند دیگری در فضا وجود داشته باشد که ذرات آنها هنوز به حد نهایی سرعت خود نرسیده باشند. اندازه‌گیری انرژی ذرات بارداری که تحت عنوان تابش کیهانی زمین را بمباران میکنند، نشان می‌دهد که احتمالا شتاب‌دهنده‌های قدرتمندتری در فضای بیکران وجود دارد. کشف نحوه دقیق شتاب‌گیری ذرات در سحابی خرچنگ ممکن است به روشن شدن سرچشمه تابش کیهانی کمک کند.
50
نظر شما