الآن، مع البيانات التي تم جمعها على مدار العقد الماضي من قبل مرصد النظام عالي الطاقة الستيريوغرافي (H.E.S.S.) في ناميبيا، تمكن الباحثون أخيرًا من تحديد انقطاع في توزيع الطاقة للإلكترونات التي تحملها الأشعة الكونية. تشير النتائج إلى أصولها الغامضة داخل عدد قليل من المصادر عالية الطاقة التي، بشكل مثير، يبدو أنها تقع بالقرب من نظامنا الشمسي.

توفر الاكتشافات أيضًا للفلكيين فهمًا أوضح لمسرعات الكون القريبة، مما يساعد على تحسين فهمنا للظواهر الكونية القصوى التي تكمن وراء توليد هذه الجسيمات elusive.

كون من التطرفات

يحتوي الكون على مجموعة من البيئات المتطرفة بشكل لا يصدق، بعضها يمكن أن ينتج جسيمات ذات طاقات تتجاوز حتى تلك الناتجة عن الاندماج النووي داخل النجوم بفارق كبير.

<>

تقدم الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات الناتجة عن الأشعة الكونية بعض الأدلة المهمة حول طبيعة هذه البيئات الكونية عالية الطاقة. على الرغم من أن أشعة غاما يمكن أن تسافر مباشرة إلى الأرض، فإن الأشعة الكونية تضعف عندما تتفاعل مع الحقول المغناطيسية، مما يمثل تحديات لعلماء الفيزياء الفلكية الذين يحاولون فهم معلومات حول أصولها.

من بين المشاكل التي تنشأ هي القضايا المتعلقة بالكشف عن الإلكترونات الناتجة عن الأشعة الكونية عالية الطاقة باستخدام الأجهزة الموجودة في الفضاء، التي تواجه صعوبة في مناطق الكشف المحدودة. في الوقت نفسه، تواجه المراصد الأرضية تحديات خاصة بها، مثل الصعوبة التي تأتي مع محاولة التمييز بين إلكترونات الأشعة الكونية أو البوزيترونات، مقارنةً بوفرة البروتونات والنوى الناتجة عن الاصطدام التي تتساقط على الأرض عندما تصطدم بالغلاف الجوي لكوكبنا.

<>

حتى مع وجود هذه العقبات، يبدو أن اكتشاف الأشعة الكونية هنا على الأرض يشير إلى وجود مسرعات جزيئية طبيعية قوية يجب أن تكون موجودة بالقرب من هنا.

نتائج جديدة من مرصد H.E.S.S.

من خلال مجموعة من التلسكوبات، يعتمد مرصد H.E.S.S. في ناميبيا استراتيجية فريدة للتغلب على هذه المشاكل: من خلال التقاط إشعاع تشيرينكوف الذي يتولد عندما تتصادم الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي لكوكبنا.

مؤخراً، قام الباحثون في H.E.S.S. بإجراء أكبر تحليل من نوعه باستخدام خوارزميات متقدمة لمساعدتهم في معالجة البيانات التي جمعتها تلسكوبات المرصد الأربعة التي يبلغ ارتفاعها 12 متراً على مدى العقد الماضي. كانت نتيجة هذه الجهود مجموعة فريدة من البيانات التي قدمت رؤى غير مسبوقة حول إلكترونات الأشعة الكونية المراوغة، مما سمح لفريق البحث بتمديد قياساتهم لهذه الجسيمات إلى طاقات تصل إلى 40 TeV.

<>

بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل التعاون عن انخفاض ملحوظ في توزيع الطاقة لالكترونات الأشعة الكونية، وهي ملاحظة تشير إلى مصدرها المحتمل القريب جدًا.

“هذه نتيجة مهمة”، وفقًا لكاثرين إيجبيرتس، المؤلفة المشاركة من جامعة بوتسدام، التي أضافت أنه “يمكننا أن نستنتج أن الإلكترونات الكونية المقاسة من المحتمل أن تنشأ من عدد قليل جدًا من المصادر في جوار نظامنا الشمسي.”

مصدر قريب لإلكترونات الأشعة الكونية

من الناحية المجرة، فإن هذا يضع مصدر الأحداث عالية الطاقة التي تنتج هذه الجسيمات الغامضة بالقرب بشكل ملحوظ. على الرغم من القضايا التقليدية التي تواجهها المراصد الأرضية، فإن النتائج الأخيرة من H.E.S.S. تظهر كيف أن الباحثين الذين يستخدمونها لتوظيف استراتيجيات جديدة لا يزال بإمكانهم تمييز كمية مفاجئة من البيانات ذات المغزى، والتي تشمل رؤى أعمق في هذه النطاقات عالية الطاقة في الكون القريب.

في الواقع، وفقًا للبروفيسور فيرنر هوفمان من معهد ماكس بلانك لفيزياء النوى، قد لا تكون مثل هذه الرؤى ممكنة باستخدام مراصد الفضاء. قال هوفمان في بيان حديث [[LINK2]]: “إن التدفقات المنخفضة جدًا عند طاقة TeV الكبيرة تحد من إمكانية البعثات الفضائية للمنافسة مع هذه القياسات.”

تتجاوز الاكتشافات الجديدة للفريق مجرد الرؤى حول طبيعة وأصل إلكترونات الأشعة الكونية، حيث تساعد أيضًا في توسيع معرفتنا بالمناطق الكونية القريبة والعمليات الطاقية التي تحدث هناك.

قال ماثيو دي نوروا، الباحث في CNRS: “إن قياساتنا لا توفر فقط بيانات في نطاق طاقة حاسم وغير مستكشف سابقًا، مما يؤثر على فهمنا للجوار المحلي، ولكن من المحتمل أيضًا أن تظل معيارًا للسنوات القادمة.”

في النهاية، تقدم نتائج فريق H.E.S.S. الأخيرة أدلة جديدة مهمة لعلماء الفلك حول العمليات التي تحدث مع المسرعات الكونية القريبة، بالإضافة إلى توفير إطار للبحث المستقبلي في الظواهر عالية الطاقة التي تحدث في كوننا.

تم تفصيل نتائج الفريق في دراسة حديثة[[LINK3]] بعنوان “قياس عالي الإحصائيات لطيف الإلكترونات الناتجة عن الأشعة الكونية باستخدام H.E.S.S.”، التي نُشرت في Physical Review Letters.

ميكا هانكس هو رئيس التحرير والشريك المؤسس لموقع The Debrief. يمكن التواصل معه عبر البريد الإلكتروني على [email protected]. تابع أعماله على micahhanks.com وعلى X: @MicahHanks.

المصدر: المصدر