الخريطة الجديدة التي وضعها العلماء الصينيون لمجرة درب التبانة تقلب الطاولة على نظريات الإشعاع الكوني

وقال كازوماسا كاواتا، من معهد أبحاث الأشعة الكونية التابع لجامعة طوكيو في كاشيوا باليابان، إن النتائج “ستعطي نظرة جديدة على عمليات الانتشار والتفاعل وأصل الأشعة الكونية الأعلى طاقة في مجرتنا”.

أعلى طاقة للأشعة الكونية تم اكتشافها على الإطلاق تحمل ما يزيد عن كوينتيليون إلكترون فولت – وهو ما يعادل الطاقة الحركية لكرة البيسبول التي تتحرك بسرعة 100 ميل في الساعة (160 كم/ساعة)، أو أكثر طاقة بملايين المرات من الجسيمات التي تم إنشاؤها في أكبر جسيم. مصادم على الأرض.

واليوم، لا يزال العلماء لا يملكون إجابة واضحة حول المصدر الفعلي للأشعة الكونية. نظرًا لأنها تتكون بشكل أساسي من البروتونات، فإن طبيعتها المشحونة كهربائيًا تعني أنها لا تتحرك في خط مستقيم، وبدلاً من ذلك تنحرف عن طريق المجالات المغناطيسية للكون. وكتب كاواتا أن هذا يعني أن المعلومات الأساسية حول مكان ميلادهم ستفقد عند وصولهم إلى الأرض.

لذلك، من خلال دراسة عدد وتوزيع وطيف الطاقة لأشعة جاما هذه، يمكن للعلماء إلقاء نظرة خاطفة على أصول الإشعاع الكوني.

علماء الصين وأوروبا يطورون التلسكوب الفضائي الأكثر حساسية من نوعه

نظرًا للحساسية المحدودة لأجهزة الكشف، فقد تم إجراء المراقبة السابقة لضباب أشعة جاما في مجرة ​​درب التبانة بواسطة التلسكوبات الفضائية عند طاقات أقل من تريليون إلكترون فولت.

عندما تم الانتهاء من LHAASO في عام 2021، أصبح المرصد الأكبر والأكثر حساسية في العالم لاكتشاف أشعة جاما والأشعة الكونية ذات الطاقات العالية للغاية. يُطلق على أحد المكونات الرئيسية لـ LHAASO اسم مصفوفة الكيلومتر المربع، أو KM2A، التي تضم حوالي 5200 كاشف كهرومغناطيسي سطحي وما يقرب من 1200 كاشف للميونات تحت الأرض.

قام الباحثون أولاً بإزالة العشرات من مصادر أشعة جاما النقطية – بدلاً من المنتشرة – في المجرة. ثم قاموا بإجراء واحدة من أكثر القياسات شمولاً ودقة لتوزيع توهج جاما على نطاق واسع من الطاقة يتراوح بين 0.1-1 PeV وعبر مساحة كبيرة من المجرة، بما في ذلك مستويات المجرة الداخلية والخارجية.

ولدهشتهم، فإن عدد أشعة جاما المنتشرة التي تم قياسها بواسطة LHAASO أعلى مرتين إلى ثلاث مرات من تصادمات الأشعة الكونية المتوقعة مع الغاز بين النجوم.

الصين تبني أكبر تلسكوب في أعماق البحار في العالم للبحث عن النيوترينوات الكونية

يختلف أيضًا عن التوقعات، حيث يمكن التعبير عن طيف الطاقة لانبعاثات جاما من خلال قانون قوة واحد دون أي انقطاع، مما يتناقض مع النظرية الشائعة التي تقول إن الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية جدًا ستحتجزها المجالات المغناطيسية للمجرة لفترة طويلة. ، في أي مكان ما بين 10000 إلى 10 ملايين سنة، قبل أن يهربوا أخيرًا من المسبح.

وقال كاواتا، الذي عمل في مشروع تعاون صيني ياباني يسمى Tibet AS-gamma: “يشير التناقض إلى أن مصادر إضافية لأشعة جاما مخفية في مجرتنا، أو أن كثافات الأشعة الكونية تتغير اعتمادًا على الموقع في مجرتنا”. تجربة لسنوات عديدة.

وأشار كاواتا إلى أنه سيكون من المهم لأجهزة كشف الأشعة الكونية الرئيسية في العالم أن تؤكد نتائج رصد بعضها البعض في المستقبل.

على سبيل المثال، قدمت خريطة مجرة ​​درب التبانة حديثة صدرت عن تعاون آيس كيوب بقيادة الولايات المتحدة، والذي يدرس النيوترينوات الكونية على بعد آلاف الأمتار تحت القطب الجنوبي، دليلا قويا على التفاعلات بين الأشعة الكونية والغاز بين النجوم.

وقال إنه من خلال تجميع هذه القطع معًا، يجب أن يكون العلماء قادرين على اكتساب المزيد من المعرفة حول الأصول الغامضة للإشعاع الكوني.