پرتوهای اسرارآمیز گاما ممکن است از حبابهای فرمی ساطع نشوند!!

داده های تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی که صفحه کهکشانی (آبی) و حبابهای فرمی را در بالا و پایین (بنفش) نشان می‌دهد. (مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا)

تابش پرانرژی که قبلاً با ساختارهای فوران شده از مرکز کهکشانی راه شیری به نام حبابهای فرمی مرتبط بود، در واقع به نظر می‌رسد در عوض از چیزی دورتر می‌آید.

منشا آن تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای در یک کهکشان کوتوله کوچک است که به دور کهکشان ما می‌چرخد.

این کشف پیامدهایی برای درک ما از حباب‌های فرمی دارد، اما می‌تواند بر حوزه‌های تحقیقاتی گسترده‌تری مانند جستجوی ماده تاریک کهکشانی نیز تأثیر بگذارد.

حباب‌های فرمی در سال 2010 کشف شدند و به معنای واقعی کلمه کشف شگفت‌انگیز بزرگی بودند. آنها حبابهای غول‌پیکری از گاز پرانرژی هستند که از مرکز کهکشانی بیرون می‌آیند و در بالا و پایین صفحه کهکشانی، در مجموع فاصله 50000 سال نوری، با سرعت میلیونها مایل در ساعت منبسط می‌شوند.

تجسم حبابهای فرمی (مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا)

هر چیزی که آنها را ایجاد کرد – ابرسیاهچاله پرجرم راه شیری که نامزد اصلی است – میلیونها سال پیش این کار را انجام داد و از آن زمان حباب‌ها به سمت بالا و بیرون می‌رفتند. آنها در تابش گامای پرانرژی از بقیه قرص کهکشان راه شیری درخشانتر هستند.

همه تشعشعات حبابهای فرمی به طور مساوی توزیع نمی‌شوند. به طور خاص، چیزی وجود دارد که به عنوان “پیله” از پرتوهای کیهانی تازه شتاب یافته در لوب جنوبی توصیف می‌شود که در کشف آن در سال 2011 به عنوان بخشی از محیط ابرحباب تفسیر شد.

اکنون تیمی از اخترشناسان به رهبری رولند کروکر اخترفیزیکدان از دانشگاه ملی استرالیا در استرالیا متوجه نکته جالبی شده‌اند.

مکان پیله مستقیماً با موقعیت جسم دیگری منطبق است – هسته کهکشان کروی شکل کوتوله قوس.

این امر به خودی خود یک جوههر مشترک بسیار بزرگ با احتمال بسیار کم در حدود 1 درصد خواهد بود. اما جالبتر می‌شود. پیله و کهکشان قوس نیز شکلها و جهتگیریهای مشابهی دارند.

البته اندازه‌گیری فاصله در فضا بسیار سخت است. تا زمانی که دقیقاً ندانید که هر چیزی چقدر نور ساطع می‌کند، تشخیص دور بودن آن دشوار است.

اگر در یک ساختار تشعشعات گامای بزرگتر چیزی می‌بینید که تابش گاما ساطع می‌کند، احتمالاً طبیعی است که فرض کنید این دو به هم مرتبط هستند. اما دو چیز با شکل و جهتهای مشابه که مستقیماً در خط دید ما قرار دارند، واقعاً عجیب و غریب خواهند بود.

غیرممکن نیست، اما ممکن است توضیح محتملتری وجود داشته باشد: مانند پیوند بین آن دو شی.

بنابراین محققان تصمیم گرفتند که پیله را دوباره بررسی کنند و ببینند که آیا کهکشان کوتوله می‌تواند توضیحی جایگزین برای تشعشعات گامای مشاهده شده در آن باشد یا خیر.

آنها گسیل را در طیف وسیعی از توضیحات، از جمله پیله درون حباب‌دار و کهکشان قوس، مدل‌سازی کردند و دریافتند که از نظر اهمیت، کهکشان Sagittarius محتمل‌ترین ساطع کننده تابش گاما در پیله فرمی است.

سؤال بعدی طبیعتاً این بود که چه چیزی می‌تواند آن را تولید کند. در کهکشان راه شیری، پرتوهای گاما عمدتاً از برخورد بین پرتوهای کیهانی و گاز موجود در محیط بین ستاره‌ای ایجاد می‌شوند.

این امر برای کهکشان قوس امکان‌پذیر نیست. کهکشان اقماری کوچکتر به صورت گرانشی در کهکشان راه شیری سقوط می‌کند و مدتی است که اینطور بوده است. به این ترتیب گاز آن احتمالاً حدود 2 تا 3 بیلیون سال پیش به طور منظم از بین رفته است.

همچنین هیچ ستاره پرجرم و کوتاه مدتی بصورت ابرنواخترهای تماشایی نمی‌میرد. اینها از گاز متولد می‌شوند، و خب. وجود ندارد.

محتمل‌ترین توضیح، تیم تحقیق، تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه ای است. اینها ستارگان نوترونی (هسته‌های فروپاشیده و فوق متراکم ستارگان پرجرم مرده) با سرعت چرخش بسیار سریع، در مقیاس میلی‌ثانیه هستند. همانطور که می‌چرخند، جتهای تابشی از جمله تابش گاما از قطبهای خود ساطع می‌کنند.

اینها با جدیدترین اپیزودهای تشکیل ستاره در کهکشان قوس سازگار خواهند بود و توزیع فضایی مشابهی با بقیه جمعیت ستارگان دارند.

محققان می‌گویند اگرچه تابش گاما در مقایسه با کهکشانهای دیگر مانند آندرومدا درخشان به نظر می‌رسد، اما اگر تپ اخترها 7 تا 8 بیلیون سال سن داشته باشند و محتوای فلزی کمی داشته باشند – مطابق با بقیه جمعیت قوس – این امر امکان‌پذیر است.

این یافته نشان می‌دهد که کهکشان‌های کروی کوتوله مانند قوسن ممکن است بیش از حد انتظار تابش گاما تولید کنند.

اگر چنین باشد، آنها می‌توانند جستجوها برای سیگنال‌های ماده تاریک را مخدوش کنند که یکی از آنها فرض می‌شود که تشعشعات گاما بیش از حد ساطع می‌شود، زیرا ذرات ماده تاریک و پادذرات متقابلاً یکدیگر را از بین می‌برند.

به گفته محققان، این احتمال باید باعث شود که نگاه دقیق‌تری به این کهکشان‌های کوچک و کم‌نور بیندازیم تا ببینیم آیا نیاز به بازنگری در درک خود از کهکشان‌های کروی کوتوله و جمعیت‌های قدیمی ستاره‌های موجود در آنها داریم یا خیر.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Mysterious Gamma Rays May Not Be Emanating From The Fermi Bubbles After All

By MICHELLE STARR 06 September 2022

https://www.sciencealert.com/mysterious-gamma-rays-may-not-be-emanating-from-the-fermi-bubbles-after-all