تلسکوپ فضایی فرمی ناسا یک ابرنواختر عجیب را کشف کرده است که اشعه گاما را از دست داده است.
به گزارش مجله نجم
دانشمندان در حین بررسی یک ابرنواختر نزدیک با تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ناسا، تلاشی با هدف کشف این که چگونه این انفجارهای ستاره ای ذرات باردار موسوم به پرتوهای کیهانی را مشتعل می کنند، راز بزرگتری را کشف کردند.
این تیم دریافت که ابرنواختر به نام SN 2023ixf، به طور کامل فاقد تشعشعات پرتو گاما است که باید در هنگام شتاب گرفتن ذرات پرتوهای کیهانی به سرعت نزدیک به نور وجود داشته باشد. این کشفی است که ممکن است درک ما از ابرنواخترها را به چالش بکشد. دانشمندان مدتها فکر میکردند که آنها کارخانههای پرتوهای کیهانی هستند که پرتوهای گاما را در مقادیر زیادی پمپاژ میکنند.
SN 2023ixf یک ابرنواختر “جدید” است (حداقل همانطور که ما آن را در زمین می بینیم) که در 18 مه 2023 کشف شد. این کهکشان در و اطراف کهکشان مسیه 101 (M101) قرار دارد که به نام “کهکشان چرخ دنده” نیز شناخته می شود. ” 21 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. SN 2023ixf که در اثر مرگ و فروپاشی یک ستاره غول پیکر که جرم آن حدود 12 برابر خورشید تخمین زده می شود، ایجاد شد، درخشان ترین ابرنواختر نسبتا نزدیک به زمین است که توسط فرمی از زمانی که تلسکوپ شروع به جستجوی این رویدادها در سال 2008 کرد، مشاهده شده است.
با این حال، این رویداد قدرتمند فاقد یک عنصر کلیدی است. این خیلی عجیب است.
مربوط: به درون یک باقیمانده ابرنواختر 800 ساله نگاه کنید و یک ستاره “زامبی” را ببینید.
Guillem Martí Devesa، یکی از اعضای تیم و محقق دانشگاه تریست، در بیانیه ای گفت: اخترفیزیکدانان قبلاً تخمین زده بودند که ابرنواخترها حدود 10٪ از کل انرژی خود را به شتاب پرتو کیهانی تبدیل می کنند. اما ما هرگز مستقیماً این فرآیند را مشاهده نکردهایم. با مشاهدات جدید SN 2023ixf، محاسبات ما منجر به تبدیل انرژی به کمتر از 1% در چند روز پس از انفجار میشود.
این امر نمیپذیرد که ابرنواخترها کارخانههای پرتوهای کیهانی باشند، اما به این معنی است که ما باید اطلاعات بیشتری در مورد تولید آنها بیاموزیم.
کارخانه های مرموز پرتوهای کیهانی
تریلیون ها پرتوهای کیهانی هر روز به جو زمین برخورد می کنند و حدود 90 درصد از این ذرات باردار هسته های اتمی هیدروژن هستند. بقیه الکترونهای آزاد یا هستههای عناصر سنگینتر هستند.
با این حال، بررسی منبع پرتوهای کیهانی دشوار بوده است. این به این دلیل است که وقتی این ذرات باردار میلیون ها سال نوری را طی می کنند تا به زمین برسند، با تعداد زیادی میدان مغناطیسی مواجه می شوند که مسیر آنها را منحرف می کند. این جهش بی پایان به این معنی است که بازسازی مسیر پرتوهای کیهانی تقریبا غیرممکن است. فوتون های پرانرژی یا پرتوهای گاما چنین انحرافی را تجربه نمی کنند و بنابراین می توانند به عنوان ردیاب برای تولید پرتوهای کیهانی استفاده شوند.
الیزابت هیز، دانشمند پروژه فرمی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند، در بیانیهای گفت: «پرتوهای گاما مستقیماً به ما میرسند». پرتوهای کیهانی هنگامی که با ماده در محیط خود برهم کنش دارند، پرتوهای گاما تولید می کنند.
حل این معما تصویر دقیق تری از منشا پرتوهای کیهانی ایجاد می کند.
ابرنواخترها زمانی اتفاق میافتند که ستارگانی با جرم تقریباً هشت برابر خورشید، سوخت لازم برای همجوشی هستهای در هستهشان تمام شود. این همچنین به جریان بیرونی انرژی که فشار تشعشعی را برای حمایت از ستاره در برابر گرانش خود ایجاد می کند، پایان می دهد.
با پایان یافتن این طناب کشی کیهانی که میلیون ها سال به طول انجامیده است، با گرانش پیروز آشکار، هسته ستاره فرو می ریزد. سپس لایه های بیرونی در یک انفجار ابرنواختری به سمت بیرون منفجر می شوند.
این ماده منگنه باعث ایجاد موج ضربه ای می شود که از ستاره در حال مرگ به بیرون پرتاب می شود و با گاز و غبار اطراف برخورد می کند و ذرات را شتاب می دهد و همچنین پرتوهای کیهانی ایجاد می کند. این امواج ضربه ای می توانند تا 50000 سال دوام بیاورند و در این مدت بر ماده بین ستاره ای تأثیر بگذارند. به طور خاص، هنگامی که پرتوهای کیهانی با گاز و غبار بین ستاره ای برهم کنش می کنند، فوتون های پرتو گاما تولید می کنند.
در سال 2013، فرمی این پدیده را در اطراف بقایای ابرنواختر در کهکشان ما، کهکشان راه شیری، کشف کرد. این کشف نشان داد که بقایای ابرنواختر به اندازه کافی ذرات پرانرژی برای مطابقت با اندازه گیری های دانشمندان روی زمین تولید نمی کند. یکی از دلایل این امر ممکن است این باشد که ابرنواخترها فقط ذرات را برای ایجاد پرانرژی ترین پرتوهای کیهانی در اولین روزهای پس از فروپاشی ستاره ای که آنها را آزاد می کند شتاب می دهند.
این تصویر زمانی پیچیدهتر شد که فرمی چندین ماه پس از اینکه این ابرنواختر توسط تلسکوپهای دیگر در نور مرئی شناسایی شد، به SN 2023ixf نگاه کرد. اگرچه مشاهدات فرمی بلافاصله پس از انفجار ابرنواختر انجام شد، تلسکوپ فضایی ناسا هیچ پرتو گامایی را از SN 2023ixf تشخیص نداد.
این تیم توضیحات احتمالی برای اینکه چرا این ابرنواختر پرتوهای کیهانی تولید می کند و نه پرتوهای گاما، حداقل آنهایی که فرمی نمی تواند آنها را تشخیص دهد، دارد. یک نظریه این است که بقایای ابرنواختر به طور نابرابر توزیع شده و به گونه ای در یک راستا قرار گرفته اند که پرتوهای گاما به سمت زمین جریان ندارند، بنابراین فرمی نمی تواند آنها را پیدا کند. احتمال دیگر این است که بقایای اطراف این ابرنواختر بتوانند هر گونه اشعه گامایی را که تولید می شود جذب کند.
ستاره شناسان اکنون به مطالعه SN 2023ixf در طول موج های دیگر نور و همچنین ایجاد مدل های کامپیوتری برای کشف اینکه چه چیزی ممکن است باعث ظاهر عجیب آن شود، ادامه خواهند داد.
متیو رناد، عضو تیم و اخترفیزیکدان آزمایشگاه کیهانشناسی و ذرات مونپلیه، در بیانیهای گفت: «متاسفانه، ندیدن پرتوهای گاما به این معنا نیست که پرتوهای کیهانی وجود ندارد». ما باید تمام فرضیههای اساسی در مورد مکانیسمهای شتاب و شرایط محیطی را مورد بازنگری قرار دهیم تا عدم وجود پرتوهای گاما را به حد بالایی برای تولید پرتوهای کیهانی تبدیل کنیم.»
تحقیقات این تیم برای انتشار در مجله نجوم و اخترفیزیک پذیرفته شده است.