شناسایی قوی‌ترین پرتو‌های کیهانی واردشده به جو زمین

دانشمندان پرانرژی‌ترین پرتو‌های کیهانی کشف‌شده را که با جو زمین برخورد داشته‌اند، شناسایی کردند. منبع این پرتو‌ها هنوز کاملاً مشخص نیست، اما باید نزدیک به زمین باشد. به عبارت دیگر، از آنجایی که پرتو‌ها با حرکت در فضا انرژی خود را از دست می‌دهند، تشخیص چنین پرتور‌های پرانرژی به این معنی است که احتمالاً از منابع نسبتاً نزدیک به زمین می‌آیند.

به گزارش دیجیاتو، پرتو‌های کیهانی کشف‌شده از الکترون‌ها و پادماده آنها، پوزیترون‌ها، تشکیل شده‌اند و انرژی آنها حدود ۴۰ ترالکترون ولت (TeV) یا ۴۰ هزار برابر انرژی نور مرئی برآورد می‌شود. این پرتو‌ها که توسط «رصدخانه سیستم استریوسکوپی با انرژی بالا» (HESS) در نامیبیا شناسایی شده‌اند، به دلیل برهم‌کنش با نور و میدان‌های مغناطیسی، انرژی خود را هنگام حرکت در فضا از دست می‌دهند. به عبارتی تشخیص پرتو‌هایی با این انرژی بالا بدین معنا است که منابع آنها باید نسبتاً نزدیک باشند. بااین‌حال، دقیقاً چه چیزی آنها را تولید می‌کند هنوز ناشناخته باقی مانده است.

قوی‌ترین پرتو‌های کیهانی واردشده به جو زمین

پرتوهای کیهانی ذرات پرانرژی هستند که از انفجار ستاره‌ای ابرنواختر، یا ستاره‌های نوترونی تپ‌اختر و سایر منابع ناشناخته تولید می‌شوند و هنگامی که این پرتوها به اتمسفر فوقانی زمین برخورد می‌کنند، به بارانی از ذرات تبدیل می‌شوند که از سطح زمین نیز قابل تشخیص هستند. برای یافتن الکترون‌های پرتو کیهانی، محققان از رصدخانه HESS، آرایه‌ای متشکل از پنج تلسکوپ 12 متری در ارتفاعات نامیبیا، استفاده کردند.

«کاترین اگبرتس» (Kathrin Egberts)، اخترفیزیکدان دانشگاه پوتسدام آلمان درباره کشف جدید می‌گوید:«می‌توانیم نتیجه بگیریم که CRe [الکترون‌های پرتوهای کیهانی] اندازه‌گیری شده به احتمال زیاد از منابعی در مجاورت منظومه شمسی خودمان سرچشمه می‌گیرند، یعنی حداکثر با فاصله چند هزار سال نوری از ما. [در مقام مقایسه، کهکشان راه‌شیری حدود 100 هزار سال نوری وسعت دارد.]»

به همان نحوی که یک هواپیما با سرعتی بیش از سرعت صوت، یک موج صوتی در اطراف خود ایجاد می‌کند، ذره‌ای نیز که از طریق محیطی که سرعت نور را کاهش می‌دهد، سریع‌تر از نور در حرکت است، درخشش آبی کم‌رنگی را در اطراف خود تولید می‌کند (به این پدیده تابش چرنکوف می‌گویند). دانشمندان با رصد این درخشش و استفاده از الگوریتم‌های پیچیده برای غربال‌کردن نویزها، طیف انرژی پرتوهای شناسایی‌شده اخیر را به دست آوردند.

به‌طورکلی محققان پرتوهای پرانرژی جدید را به یکی از این سه پدیده بزرگ کیهانی در اطراف زمین نسبت می‌دهند: این پرتوها یا از یک ستاره درحال مرگ از نوع ولف-رایه (Wolf-Rayet) به نام γ2 Velorum، یا از تپ‌اخترهایی مانند بادبان (Vela) یا جمینگا (Geminga) به سمت زمین پرتاب شده‌اند. اما این احتمال نیز وجود دارد که منبع پرتوها از بقایای ابرنواختری به قدری قدیمی باشد که حالا از بین رفته و از نظر محو شده است.

می‌توانید یافته‌های پژوهش محققان را در ژورنال Physical Review Letters مشاهده کنید.