1LHAASO J1852+0050u: GeV-100TeV Gamma-ray emission Powered by Star-forming Region?
بناءً على ملاحظات متعددة الأطوال الموجية والتحليل الطيفي، تقترح هذه الدراسة أن مصدر أشعة غاما الممتد من نطاق جيجا إلكترون فولت إلى 100 تيرا إلكترون فولت، 1LHA_ASO J1852+0050، يُرجح أن يكون مدعوماً بمنطقة تكوين نجوم من خلال التفاعلات الهادرونية بين البروتونات التي تسرعها النجوم الأولية والنجوم الضخمة والسحب الجزيئية المحيطة، بدلاً من كونه ناتجاً عن النابض المتزامن PSR J1853+0056.
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
عاليًا فوق الأرض، في الهواء الخفيف لهضبة التبت، تنتظر مصفوفة ضخمة من المستشعرات شيئًا استثنائيًا. هذه المستشعرات هي جزء من مرصد "LHAASO" (مرصد لاهاسوو لتدفقات الهباء الجوي عالي الارتفاع)، وهي مصممة لالتقاط التوقيعات الباهتة والعابرة لأكثر الجسيمات طاقة في الكون. هذه الجسيمات، التي تُسمى الأشعة الكونية، هي نوى ذرية تسافر عبر الفضاء بسرعة تقترب من سرعة الضوء. وعلى مدار قرابة قرن من الزمان، تساءل العلماء عن مصدر هذه السرعة المذهلة لهذه الجسيمات. وبينما يُعرف أن بعضها يأتي من الانفجارات العنيفة للنجوم المحتضرة، فإن الأقوى منها، والتي تصل طاقتها إلى مليون ضعف ما يمكن لأقوى مسرعات الجسيمات لدينا إنتاجه، ظلت لغزًا. إن العثور على مصدر هذه الـ "بي فاترونات" (PeVatrons) — وهي الأجرام القادرة على تسريع الجسيمات إلى مثل هذه الطاقات القصوى — يعد أحد المهام العظيمة في علم الفلك الحديث، إذ من شأنه أن يكشف أخيرًا عن المحركات التي تغذي الكون عالي الطاقة.
في دراسة حديثة، وجه الباحثون اهتمامهم إلى بقعة محددة من السماء في كوكبة العقاب، حيث تم رصد مصدر غامض لأشعة غاما عالية الطاقة. هذا المصدر، المصنف باسم 1LHAASO J1852+0050u، هو توهج إشعاعي واسع ومنتشر تم اكتشافه عند طاقات تتجاوز مائة تريليون إلكترون فولت. كان اللغز يكمكمن في تحديد ماهية الشيء الذي يخلق هذا التوهج. المنطقة مزدحمة بالأجرام الفلكية المعروفة، بما في ذلك بقايا نجمين منفجرين ونجم نيوتروني يدور بسرعة، يُعرف باسم النجم النابض (البولسار). وقد سعى الفريق، بقيادة باحثين من تعاون LHAASO، لتحديد ما إذا كان أحد هذه الأجرام المألوفة هو الجاني، أو إذا كان هناك شيء أكثر غرابة في العمل.
ولحل هذا الغموض، دمج العلماء البيانات من تلسكوبات متعددة. فقد أعادوا فحص أربع سنوات من عمليات الرصد من LHAASO، والتي قدمت خريطة تفصيلية لأشعة غاما عالية الطاقة، وربطوها بستة عشر عامًا من البيانات من قمر "Fermi-LAT" الصناعي، الذي يرصد أشعة غاما ذات الطاقة المنخفضة. كما نظروا في الغاز الجزيئي غير المرئي في المنطقة باستخدام التلسكوبات الراديوية، والتي يمكن أن تكشف عن وجود سحب كثيفة من الغاز والغبار حيث تولد النجوم. ومن خلال دمج هذه الرؤى المختلفة معًا، تمكن الباحثون من فصل الإشارة الباهتة للمصدر الرئيسي عن وهج جيرانه. ووجدوا أن توهج أشعة غاما ليس نقطة واحدة بل منطقة ممتدة تتداخل مع مشتل صاخب للنجوم الجديدة.
كان المشتبه به الأول الذي وضعه الفريق في الاعتبار هو نجم نابض في منتصف العمر، وهو نجم كثيف يدور منذ حوالي مائتي ألف سنة. ومن المعروف أن النجوم النابضة تخلق سحبًا من الجسيمات عالية الطاقة التي يمكن أن تبعث أشعة غاما. ومع ذلك، عندما أجرى الباحثون عمليات محاكاة لمعرفة ما إذا كان هذا النجم النابض المحدد يمكنه توليد كمية الطاقة المرصودة، لم تتطابق الأرقام. فالنجم النابض ببسا p البساطة لا يمتلك طاقة كافية لتفسير التوهج الساطع وعالي الطاقة الذي رصده LHAASO. كما نظر الفريق أيضًا في بقايا النجوم المنفجرة القريبة، لكن المسافات وأنواع الغاز المحددة في المنطقة استبعدتها كمصدر رئيسي؛ إذ تشير الأدلة بعيدًا عن هذه الأصول الانفجارية العنيفة.
بدلاً من ذلك، أشارت البيانات إلى عملية أكثر استمرارية، وإن كانت عنيفة بنفس القدر: ولادة النجوم الضخمة. يقع مصدر أشعة غاما مباشرة فوق سحابة كثيفة من الغاز الجزيئي، وهي المادة الخام لتشكل النجوم. وتضم هذه السحابة منطقة محددة تُعرف باسم G34.26+0.15، وهي موقع تولد فيه حاليًا نجوم ضخمة. ووجد الباحثون أن أشعة غاما منخفضة الطاقة التي رصدها قمر "Fermi" تتطابق مع موقع النجوم الشابة والناشئة، بينما تتوافق أشعة غاما الأعلى طاقة التي رصدها LHAASO مع وجود نجوم ضخمة مكتملة النمو في نفس العنقود.
يقترح العلماء تفسيرًا ذا جزأين لهذا الإشعاع. فهم يقترحون أن أشعة غاما منخفضة الطاقة تنتج عن بروتونات يتم تسريعها بواسطة النفاثات والتدفقات القوية من النجوم الشابة والناشئة. هذه النجوم الشابة لا تزال تجمع الكتلة، ونشاطها الطاقي يثير الغاز المحيط بها، مما يسرع الجسيمات إلى سرعات عالية. أما أشعة غاما الأعلى طاقة، والتي تصل إلى مائة تريليون إلكترون فولت، فمن المرجح أنها تنتج عن رياح أكثر قوة من النجوم الضخمة البالغة في نفس العنقود. فهذه النجوم الضخمة تنفخ المواد في الفضاء بسرعات هائلة، مما يخلق موجات صدمية يمكنها تسريع الجسيمات إلى الطاقات القصوى المطلوبة لإنتاج الإشعاع المرصود.
تخلص الدراسة إلى أن منطقة تشكل النجوم هذه هي على الأرجه "بي فاترون" (PeVatron)، وهو مسرع جسيمات طبيعي قادر على تعزيز الأشعة الكونية إلى طاقات كان يُعتقد سابقًا أنها حكر على الانفجارات الأكثر عنفًا فقط. ويقدر الباحثون أن العنقود يحتوي على ما بين عشرين ومائتي نجم ضخم، توفر رياحها المجتمعة الطاقة اللازمة لاستدامة هذا الانبعاث عالي الطاقة. وبينما لا يمكنهم الاستبعاد التام لوجود نجوم نابضة أخرى مخفية وغير مرئية في المنطقة، إلا أن الأدلة تدعم بقوة منطقة تشكل النجوم باعتبارها المحرك المهيمن. يضيف هذا الاكتشاف فصلًا جديدًا لفهمنا للأشعة الكونية، مما يشير إلى أن المشاتل الفوضوية والطاقية حيث تولد النجوم قادرة تمامًا على خلق أكثر الجسيمات طاقة في الكون، تمامًا مثل الموت الكارثي للنجوم.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.