Ultra-high-energy γ-ray imprints from PeV particles accelerated by supernova remnants
تقدم هذه الورقة، باستخدام ملاحظات من مرصد LHAASO، أدلة على أن بقايا مستعرات عظمى متوسطة العمر (G150.3+4.5 و γ-Cygni) تسرع الأشعة الكونية الهادرونية حتى طاقات بيف (PeV)، والتي تنتج بعد ذلك انبعاثات أشعة غاما ذات طاقة فائقة العلو من خلال الاصطدامات مع سحب جزيئية مجاورة.
المؤلفون الأصليون: Zhen Cao (The LHAASO Collaboration), F. Aharonian (The LHAASO Collaboration), Y. X. Bai (The LHAASO Collaboration), Y. W. Bao (The LHAASO Collaboration), D. Bastieri (The LHAASO Collaboration), X. J. Bi (The LHAASO Collaboration), Y. J. Bi (The LHAASO Collaboration), W. Bian (The LHAASO Collaboration), J. Blunier (The LHAASO Collaboration), A. V. Bukevich (The LHAASO Collaboration), C. M. Cai (The LHAASO Collaboration), Y. Y. Cai (The LHAASO Collaboration), W. Y. Cao (The LHAASO Collaboration), Zhe Cao (The LHAASO Collaboration), J. Chang (The LHAASO Collaboration), J. F. Chang (The LHAASO Collaboration), E. S. Chen (The LHAASO Collaboration), G. H. Chen (The LHAASO Collaboration), H. K. Chen (The LHAASO Collaboration), L. F. Chen (The LHAASO Collaboration), Liang Chen (The LHAASO Collaboration), Long Chen (The LHAASO Collaboration), M. J. Chen (The LHAASO Collaboration), M. L. Chen (The LHAASO Collaboration), Q. H. Chen (The LHAASO Collaboration), S. Chen (The LHAASO Collaboration), S. H. Chen (The LHAASO Collaboration), S. Z. Chen (The LHAASO Collaboration), T. L. Chen (The LHAASO Collaboration), X. B. Chen (The LHAASO Collaboration), X. J. Chen (The LHAASO Collaboration), X. P. Chen (The LHAASO Collaboration), Y. Chen (The LHAASO Collaboration), N. Cheng (The LHAASO Collaboration), Q. Y. Cheng (The LHAASO Collaboration), Y. D. Cheng (The LHAASO Collaboration), M. Y. Cui (The LHAASO Collaboration), S. W. Cui (The LHAASO Collaboration), X. H. Cui (The LHAASO Collaboration), Y. D. Cui (The LHAASO Collaboration), B. Z. Dai (The LHAASO Collaboration), H. L. Dai (The LHAASO Collaboration), Z. G. Dai (The LHAASO Collaboration), Danzengluobu (The LHAASO Collaboration), Y. X. Diao (The LHAASO Collaboration), A. J. Dong (The LHAASO Collaboration), X. Q. Dong (The LHAASO Collaboration), K. K. Duan (The LHAASO Collaboration), J. H. Fan (The LHAASO Collaboration), Y. Z. Fan (The LHAASO Collaboration), J. Fang (The LHAASO Collaboration), J. H. Fang (The LHAASO Collaboration), K. Fang (The LHAASO Collaboration), C. F. Feng (The LHAASO Collaboration), H. Feng (The LHAASO Collaboration), L. Feng (The LHAASO Collaboration), S. H. Feng (The LHAASO Collaboration), X. T. Feng (The LHAASO Collaboration), Y. Feng (The LHAASO Collaboration), Y. L. Feng (The LHAASO Collaboration), S. Gabici (The LHAASO Collaboration), B. Gao (The LHAASO Collaboration), Q. Gao (The LHAASO Collaboration), W. Gao (The LHAASO Collaboration), W. K. Gao (The LHAASO Collaboration), M. M. Ge (The LHAASO Collaboration), T. T. Ge (The LHAASO Collaboration), L. S. Geng (The LHAASO Collaboration), G. Giacinti (The LHAASO Collaboration), G. H. Gong (The LHAASO Collaboration), Q. B. Gou (The LHAASO Collaboration), M. H. Gu (The LHAASO Collaboration), F. L. Guo (The LHAASO Collaboration), J. Guo (The LHAASO Collaboration), K. J. Guo (The LHAASO Collaboration), X. L. Guo (The LHAASO Collaboration), Y. Q. Guo (The LHAASO Collaboration), Y. Y. Guo (The LHAASO Collaboration), R. P. Han (The LHAASO Collaboration), O. A. Hannuksela (The LHAASO Collaboration), M. Hasan (The LHAASO Collaboration), H. H. He (The LHAASO Collaboration), H. N. He (The LHAASO Collaboration), J. Y. He (The LHAASO Collaboration), X. Y. He (The LHAASO Collaboration), Y. He (The LHAASO Collaboration), S. Hernández-Cadena (The LHAASO Collaboration), B. W. Hou (The LHAASO Collaboration), C. Hou (The LHAASO Collaboration), X. Hou (The LHAASO Collaboration), H. B. Hu (The LHAASO Collaboration), S. C. Hu (The LHAASO Collaboration), C. Huang (The LHAASO Collaboration), D. H. Huang (The LHAASO Collaboration), J. J. Huang (The LHAASO Collaboration), X. L. Huang (The LHAASO Collaboration), X. T. Huang (The LHAASO Collaboration), X. Y. Huang (The LHAASO Collaboration), Y. Huang (The LHAASO Collaboration), Y. Y. Huang (The LHAASO Collaboration), A. Inventar (The LHAASO Collaboration), X. L. Ji (The LHAASO Collaboration), H. Y. Jia (The LHAASO Collaboration), K. Jia (The LHAASO Collaboration), H. B. Jiang (The LHAASO Collaboration), K. Jiang (The LHAASO Collaboration), X. W. Jiang (The LHAASO Collaboration), Z. J. Jiang (The LHAASO Collaboration), M. Jin (The LHAASO Collaboration), S. Kaci (The LHAASO Collaboration), M. M. Kang (The LHAASO Collaboration), I. Karpikov (The LHAASO Collaboration), D. Khangulyan (The LHAASO Collaboration), D. Kuleshov (The LHAASO Collaboration), K. Kurinov (The LHAASO Collaboration), Cheng Li (The LHAASO Collaboration), Cong Li (The LHAASO Collaboration), D. Li (The LHAASO Collaboration), F. Li (The LHAASO Collaboration), H. B. Li (The LHAASO Collaboration), H. C. Li (The LHAASO Collaboration), Jian Li (The LHAASO Collaboration), Jie Li (The LHAASO Collaboration), K. Li (The LHAASO Collaboration), L. Li (The LHAASO Collaboration), R. L. Li (The LHAASO Collaboration), S. D. Li (The LHAASO Collaboration), T. Y. Li (The LHAASO Collaboration), W. L. Li (The LHAASO Collaboration), X. R. Li (The LHAASO Collaboration), Y. Li (The LHAASO Collaboration), Zhe Li (The LHAASO Collaboration), Zhuo Li (The LHAASO Collaboration), E. W. Liang (The LHAASO Collaboration), Y. F. Liang (The LHAASO Collaboration), S. J. Lin (The LHAASO Collaboration), B. Liu (The LHAASO Collaboration), C. Liu (The LHAASO Collaboration), D. Liu (The LHAASO Collaboration), D. B. Liu (The LHAASO Collaboration), H. Liu (The LHAASO Collaboration), J. Liu (The LHAASO Collaboration), J. L. Liu (The LHAASO Collaboration), J. R. Liu (The LHAASO Collaboration), M. Y. Liu (The LHAASO Collaboration), R. Y. Liu (The LHAASO Collaboration), S. M. Liu (The LHAASO Collaboration), W. Liu (The LHAASO Collaboration), X. Liu (The LHAASO Collaboration), Y. Liu (The LHAASO Collaboration), Y. Liu (The LHAASO Collaboration), Y. N. Liu (The LHAASO Collaboration), Y. Q. Lou (The LHAASO Collaboration), Q. Luo (The LHAASO Collaboration), Y. Luo (The LHAASO Collaboration), H. K. Lv (The LHAASO Collaboration), B. Q. Ma (The LHAASO Collaboration), L. L. Ma (The LHAASO Collaboration), X. H. Ma (The LHAASO Collaboration), I. O. Maliy (The LHAASO Collaboration), J. R. Mao (The LHAASO Collaboration), Z. Min (The LHAASO Collaboration), W. Mitthumsiri (The LHAASO Collaboration), Y. Mizuno (The LHAASO Collaboration), G. B. Mou (The LHAASO Collaboration), A. Neronov (The LHAASO Collaboration), K. C. Y. Ng (The LHAASO Collaboration), M. Y. Ni (The LHAASO Collaboration), L. Nie (The LHAASO Collaboration), L. J. Ou (The LHAASO Collaboration), Z. W. Ou (The LHAASO Collaboration), P. Pattarakijwanich (The LHAASO Collaboration), Z. Y. Pei (The LHAASO Collaboration), D. Y. Peng (The LHAASO Collaboration), J. C. Qi (The LHAASO Collaboration), M. Y. Qi (The LHAASO Collaboration), J. J. Qin (The LHAASO Collaboration), D. Qu (The LHAASO Collaboration), A. Raza (The LHAASO Collaboration), C. Y. Ren (The LHAASO Collaboration), D. Ruffolo (The LHAASO Collaboration), A. Sáiz (The LHAASO Collaboration), D. Savchenko (The LHAASO Collaboration), D. Semikoz (The LHAASO Collaboration), L. Shao (The LHAASO Collaboration), O. Shchegolev (The LHAASO Collaboration), Y. Z. Shen (The LHAASO Collaboration), X. D. Sheng (The LHAASO Collaboration), Z. D. Shi (The LHAASO Collaboration), F. W. Shu (The LHAASO Collaboration), H. C. Song (The LHAASO Collaboration), Yu. V. Stenkin (The LHAASO Collaboration), Y. Su (The LHAASO Collaboration), D. X. Sun (The LHAASO Collaboration), H. Sun (The LHAASO Collaboration), J. X. Sun (The LHAASO Collaboration), Q. N. Sun (The LHAASO Collaboration), X. N. Sun (The LHAASO Collaboration), Z. B. Sun (The LHAASO Collaboration), N. H. Tabasam (The LHAASO Collaboration), J. Takata (The LHAASO Collaboration), P. H. T. Tam (The LHAASO Collaboration), H. B. Tan (The LHAASO Collaboration), Q. W. Tang (The LHAASO Collaboration), R. Tang (The LHAASO Collaboration), Z. B. Tang (The LHAASO Collaboration), W. W. Tian (The LHAASO Collaboration), C. N. Tong (The LHAASO Collaboration), L. H. Wan (The LHAASO Collaboration), C. Wang (The LHAASO Collaboration), D. H. Wang (The LHAASO Collaboration), G. W. Wang (The LHAASO Collaboration), H. G. Wang (The LHAASO Collaboration), J. C. Wang (The LHAASO Collaboration), K. Wang (The LHAASO Collaboration), Kai Wang (The LHAASO Collaboration), Kai Wang (The LHAASO Collaboration), L. P. Wang (The LHAASO Collaboration), L. Y. Wang (The LHAASO Collaboration), L. Y. Wang (The LHAASO Collaboration), R. Wang (The LHAASO Collaboration), W. Wang (The LHAASO Collaboration), X. G. Wang (The LHAASO Collaboration), X. J. Wang (The LHAASO Collaboration), X. Y. Wang (The LHAASO Collaboration), Y. Wang (The LHAASO Collaboration), Y. D. Wang (The LHAASO Collaboration), Z. H. Wang (The LHAASO Collaboration), Z. X. Wang (The LHAASO Collaboration), Zheng Wang (The LHAASO Collaboration), D. M. Wei (The LHAASO Collaboration), J. J. Wei (The LHAASO Collaboration), Y. J. Wei (The LHAASO Collaboration), T. Wen (The LHAASO Collaboration), S. S. Weng (The LHAASO Collaboration), C. Y. Wu (The LHAASO Collaboration), H. R. Wu (The LHAASO Collaboration), Q. W. Wu (The LHAASO Collaboration), S. Wu (The LHAASO Collaboration), X. F. Wu (The LHAASO Collaboration), Y. S. Wu (The LHAASO Collaboration), S. Q. Xi (The LHAASO Collaboration), J. Xia (The LHAASO Collaboration), J. J. Xia (The LHAASO Collaboration), G. M. Xiang (The LHAASO Collaboration), D. X. Xiao (The LHAASO Collaboration), G. Xiao (The LHAASO Collaboration), Y. F. Xiao (The LHAASO Collaboration), Y. L. Xin (The LHAASO Collaboration), H. D. Xing (The LHAASO Collaboration), Y. Xing (The LHAASO Collaboration), D. R. Xiong (The LHAASO Collaboration), B. N. Xu (The LHAASO Collaboration), C. Y. Xu (The LHAASO Collaboration), D. L. Xu (The LHAASO Collaboration), R. F. Xu (The LHAASO Collaboration), R. X. Xu (The LHAASO Collaboration), S. S. Xu (The LHAASO Collaboration), W. L. Xu (The LHAASO Collaboration), L. Xue (The LHAASO Collaboration), D. H. Yan (The LHAASO Collaboration), T. Yan (The LHAASO Collaboration), C. W. Yang (The LHAASO Collaboration), C. Y. Yang (The LHAASO Collaboration), F. F. Yang (The LHAASO Collaboration), L. L. Yang (The LHAASO Collaboration), M. J. Yang (The LHAASO Collaboration), R. Z. Yang (The LHAASO Collaboration), W. X. Yang (The LHAASO Collaboration), Z. H. Yang (The LHAASO Collaboration), Z. G. Yao (The LHAASO Collaboration), X. A. Ye (The LHAASO Collaboration), L. Q. Yin (The LHAASO Collaboration), N. Yin (The LHAASO Collaboration), X. H. You (The LHAASO Collaboration), Z. Y. You (The LHAASO Collaboration), Q. Yuan (The LHAASO Collaboration), H. Yue (The LHAASO Collaboration), H. D. Zeng (The LHAASO Collaboration), T. X. Zeng (The LHAASO Collaboration), W. Zeng (The LHAASO Collaboration), X. T. Zeng (The LHAASO Collaboration), M. Zha (The LHAASO Collaboration), B. B. Zhang (The LHAASO Collaboration), B. T. Zhang (The LHAASO Collaboration), C. Zhang (The LHAASO Collaboration), H. Zhang (The LHAASO Collaboration), H. M. Zhang (The LHAASO Collaboration), H. Y. Zhang (The LHAASO Collaboration), J. L. Zhang (The LHAASO Collaboration), J. Y. Zhang (The LHAASO Collaboration), Li Zhang (The LHAASO Collaboration), P. F. Zhang (The LHAASO Collaboration), R. Zhang (The LHAASO Collaboration), S. R. Zhang (The LHAASO Collaboration), S. S. Zhang (The LHAASO Collaboration), S. Y. Zhang (The LHAASO Collaboration), W. Zhang (The LHAASO Collaboration), W. Y. Zhang (The LHAASO Collaboration), X. Zhang (The LHAASO Collaboration), X. P. Zhang (The LHAASO Collaboration), Yi Zhang (The LHAASO Collaboration), Yong Zhang (The LHAASO Collaboration), Z. P. Zhang (The LHAASO Collaboration), J. Zhao (The LHAASO Collaboration), L. Zhao (The LHAASO Collaboration), L. Z. Zhao (The LHAASO Collaboration), S. P. Zhao (The LHAASO Collaboration), X. H. Zhao (The LHAASO Collaboration), Z. H. Zhao (The LHAASO Collaboration), F. Zheng (The LHAASO Collaboration), T. C. Zheng (The LHAASO Collaboration), B. Zhou (The LHAASO Collaboration), H. Zhou (The LHAASO Collaboration), J. N. Zhou (The LHAASO Collaboration), M. Zhou (The LHAASO Collaboration), P. Zhou (The LHAASO Collaboration), R. Zhou (The LHAASO Collaboration), X. X. Zhou (The LHAASO Collaboration), X. X. Zhou (The LHAASO Collaboration), B. Y. Zhu (The LHAASO Collaboration), C. G. Zhu (The LHAASO Collaboration), F. R. Zhu (The LHAASO Collaboration), H. Zhu (The LHAASO Collaboration), K. J. Zhu (The LHAASO Collaboration), Y. C. Zou (The LHAASO Collaboration), X. Zuo (The LHAASO Collaboration), Y. Li
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تسليط الضوء الكوني: كيف تكشف بقايا المستعرات الأعظمية عن أسرع الجسيمات في الكون
تخيل أنك تقف في غابة شديدة الظلمة في منتصف الليل. لا يمكنك رؤية الأشجار، أو الأرض، أو المسارات. ومع ذلك، فجأة، تبدأ رياح هائلة غير مرئية بالهبوب. وبينما تضرب هذه الرياح شجيرات كثيفة، تسمع صوت "حفيف" عالٍ. ورغم أنك لا تستطيع رؤية الرياح نفسها، إلا أن هذا الصوت يخبرك بالضبط أين تهب الرياح ومدى قوتها.
هذه الورقة العلمية تدور جوهرياً حول عثور علماء الفلك على "حفيف" الكون.
اللغز: المتسابقون غير المرئيين
لعقود من الزمن، عرف العلماء أن مجرتنا مليئة بـ الأشعة الكونية—وهي جسيمات متناهية الصغر وطاقة هائلة للغاية تسافر بسرعة تقترب من سرعة الضوء. نحن نعلم بوجودها، لكننا واجهنا صعوبة في العثور على "محركاتها". وقد اشتبهنا في أن بقايا المستعرات الأعظمية (SNRs)—وهي البقايا المتفجرة للنجوم الميتة—كانت هي المحركات الضخمة التي تسرّع هذه الجسيمات إلى سرعات قصوى.
المشكلة؟ هذه الجسيمات غير مرئية. فهي لا تتوهج مثل المصباح الكهربائي؛ بل هي أشبه بهبة ريح صامتة وغير مرئية.
الاكتشاف: "الحفيف" الكوني
باستثناء استخدام مرصد ضخم عالي الارتفاع في الصين يسمى LHAASO (والذي يعمل كأذن عملاقة فائقة الحساسية للسماء)، بحث الباحثون في موقعين محددين للانفجارات في مجرتنا: G150.3+4.5 و γ-Cygni.
لم يروا الجسيمات نفسها، بل رأوا شيئاً أفضل بكثير: أشعة غاما (γ-rays) ذات طاقة فائقة العلو.
فكر في أشعة غاما هذه على أنها "الشرارات" الناتجة عندما تصطدم الريح الكونية غير المرئية (الجسيمات) بـ "شجيرة" (سحابة ضخمة من الغاز البارد تسمى سحابة جزيئية). عندما تصطدم هذه الجسيمات غير المرئية بسحب الغاز، فإنها تُحدث ومضة من الضوء. ومن خلال مراقبة مكان حدوث هذه الومضات، يمكن للعلماء رسم خريطة توضح بدقة أين تتحرك هذه الجسيمات غير المرئية.
لحظة "وجدتها!": الـ PeVatrons
الجزء الأكثر إثارة في هذه الورقة هو السرعة. فقد وجد الباحثون دليلاً على أن هذه المحركات قادرة على تسريع الجسيمات إلى طاقات تصل إلى مستوى البي في (PeV - Peta-electronvolt).
ولوضع ذلك في منظور: إذا كان الشعاع الكوني القياسي عبارة عن نسيم لطيف، فإن جسيم الـ PeV هو محرك نفاث خارق للصوت.
لفترة طويلة، تناظر العلماء حول ما إذا كانت بقايا المستعرات الأعظمية قوية بما يكفي حقاً للوصول إلى هذه السرعات "البي في". وتوفر هذه الورقة الدليل القاطع (الدليل الدامغ). فمن خلال رؤية هذه الومضات فائقة الطاقة وهي تصطدم بسحب الغاز المجاورة، أكدوا أن بقايا المستعرات الأعظمية هي بالفعل "PeVatrons"—أي معجلات الجسيمات القصوى في مجرتنا.
ملخص في إيجاز
- المحرك: النجوم الميتة (بقايا المستعرات الأعظمية) التي تعمل كمعجلات ضخمة للجسيمات الكونية.
- الريح: جسيمات غير مرئية فائقة السرعة (الأشعة الكونية).
- الشجيرة: سحب ضخمة من الغاز تطفو في الفضاء.
- الصوت/الضوء: أشعة غاما عالية الطاقة الناتجة عندما تصطدم "الريح" بـ "الشجيرة".
- النتيجة: لدينا أخيراً إثبات على أن انفجارات هذه النجوم قوية بما يكفي لتوليد أكثر الجسيمات طاقة في درب التبانة.
ملخص تقني: بصمات أشعة غاما فائقة الطاقة الناتية عن جسيمات بيبا (PeV) المتسارعة بواسطة بقايا المستعرات العظمى
1. بيان المشكلة
تعد أصل الأشعة الكونية (CRs) المجرية والآلية الكامنة وراء "الركبة الطيفية" (spectral knee) الواقعة عند حوالي 3 بيبا (PeV) سؤالاً جوهرياً في الفيزياء الفلكية. وبينما تُعتبر بقايا المستعرات العظمى (SNRs) المرشح الرئيسي لتسريع الأشعة الكونية حتى هذه الطاقة، إلا أن الأدلة المباشرة على وجود "بيفاترونات" (PeVatrons) — وهي مسرعات قادرة على الوصول إلى طاقات بيبا — ظلت عصية على التحديد. غالباً ما تضمنت الملاحظات السابقة لأشعة غاما فائقة الطاقة (UHE) مصادر ذات سدم رياح نباضة (PWNe) قوية، مما جعل من الصعب التمييز بين ما إذا كان الانبعاث لبتونياً (من الإلكترونات) أم هادرونياً (من البروتونات).
2. المنهجية
استخدم الباحثون بيانات من مرصد الأشعة الجوية عالي الارتفاع الكبير (LHAASO)، وتحديداً عبر دمج البيانات من مصفوفة كاشف شيرينكوف المائي (WCDA) ومصفوفة KM2A.
- المصادر المستهدفة: اثنان من بقايا المستعرات العظمى من النوع القشري متوسطة العمر: G150.3+4.5 و γ-Cygni.
- تقنية التحليل: تم استخدام طريقة الملاءمة الاحتمالية ثلاثية الأبعاد (3-dimensional likelihood fitting) لملاءمة الشكل المورفولوجي المكاني (باستخدام توزيعات غاوس ثنائية الأبعاد) والطيف الطاقي (باستخدام قانون القوة مع قطع أسي، PLEcut) في آن واحد.
- تقدير الخلفية: استُخدمت "طريقة التكامل المباشر" لتقدير خلفية الأشعة الكونية.
- النمذجة: تم بناء نموذج هجين للمحاسبة على كل من:
- العمليات اللبتونية: تشتت كومبتون العكسي (Inverse Compton) للإلكترونات مع حقول الإشعاع الخلفية (إشعاع الخلفية الكونية الميكروي CMB، والأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي).
- العمليات الهادرونية: اضمحلال π0 الناتج عن تصادم البروتونات عالية الطاقة للأشعة الكونية مع السحب الجزيئية المحيطة (MCs).
- الارتباط متعدد الأطوال الموجية: تم ربط تدفق أشعة غاما مكانياً مع خرائط الاستمرار الراديوي (التي تتبع الإلكترونات/السينكروترون) وملاحظات غاز أول أكسيد الكربون (CO) الجزيئي (التي تتبع المادة الهدف للتصادمات الهادرونية).
3. المساهمات الرئيسية
- تحديد البيفاتترونات الهادرونية: تقدم الدراسة أول دليل واضح على أن انبعاث أشعة غاما عند أعلى الطاقات في هذه المستعرات العظمى المحددة ينتج عن تفاعلات هادرونية.
- التمايز المورفولوجي: أظهرت الورقة أن انبعاث أشعة غاما فائقة الطاقة متميز مكانياً عن الانبعاث منخفض الطاقة. فبينما تتطابق مكونات الطاقة المنخفضة مع القشور الراديوية للمستعر الأعظم (لبتوني/سينكروترون)، فإن المكونات عالية الطاقة ترتبط بالسحب الجزيئية المجاورة.
- النمذجة متعددة المكونات: نجح الباحثون في تفكيك الانبعاث إلى مكونات متعددة (المصدر A و B و C)، مما سمح بفهم دقيق لهروب الجسيمات وتفاعلها.
4. النتائج
- دلالة الكشف: رصد LHAASO المصدر G150.3+4.5 عند 29.8σ والمصدر γ-Cygni عند 48.9σ. وقد تم رصد الانبعاث حتى فوق 100 تيرا إلكترون فولت (TeV).
- المورفولوجيا (الشكل):
- في G150.3+4.5، المكون منخفض الطاقة (المصدر A) ممتد ويتطابق مع القشرة الراديوية، بينما المكون عالي الطاقة (المصدر B) مدمج ويتزامن مع سحابة جزيئية (∼5×103M⊙).
- في γ-Cygni، يظهر الانبعاث اتجاهاً مماثلاً، حيث ترتبط المكونات عالية الطاقة بالغاز الجزيئي الكثيف.
- النتائج الطيفية:
- تظهر المكونات عالية الطاقة (المصدر B) أطيافاً صلبة ومنحنية.
- قُدرت طاقات القطع للبروتونات المحقونة بنحو 800 تيرا إلكترون فولت، مما يعني أن البروتونات المتسارعة تصل طاقاتها إلى ≳1 بيبا (PeV).
- الارتباط: وُجد ارتباط مكاني قوي بين تدفق أشعة غاما للمكونات عالية الطاقة والكتلة الجزيئية المتكاملة المتتبعة بواسطة أول أكسيد الكربون (CO).
5. الأهمية
تقدم هذا العمل "الدليل القاطع" (smoking gun) على الأصل الهادروني لأشعة غاما فائقة الطاقة في بقايا المستعرات العظمى متوسطة العمر. ومن خلال إظهار أن جسيمات البيفا (PeV) تهرب من صدمة المستعر الأعظم وتضيء السحب الجزيئية المجاورة، تؤكد الدراسة أن بقايا المستعرات العظمى يمكنها بالفعل أن تعمل كـ بيفاتترونات (PeVatrons).
ومع ذلك، تشير الدراسة أيضاً إلى تفصيل دقيق: فبينما تصل البروتونات إلى طاقات بيبا، فإن طاقة القطع لطيف الحقن هي أقل قليلاً من مقياس البيفا. وهذا يشير إلى أنه بينما تعد بقايا المستعرات العظمى مساهمات رئيسية في الأشعة الكونية المجرية، إلا أنها قد لا تكون المصدر المهيمن الوحيد لطيف الأشعة الكونية فوق مستوى "الركبة" بكثير، مما قد يشير نحو مسرعات أخرى مثل مركز المجرة، أو عناقيد النجوم الضخمة، أو الكوازارات الدقيقة (microquasars).
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.
تصلك أفضل أبحاث astrophysics كل أسبوع.
يحظى بثقة باحثين في ستانفورد وكامبريدج والأكاديمية الفرنسية للعلوم.
تفقّد بريدك لتأكيد الاشتراك.
حدث خطأ ما. تعيد المحاولة؟
لا رسائل مزعجة، ويمكنك إلغاء الاشتراك متى شئت.