محققان منبع پرتوهای گاما را در کهکشان کوچک همسایه پیدا کردند!!
شکل 1. یک کهکشان اقماری کوچک (کره سبز در پایین سمت چپ) کهکشان راه شیری – به نام قوس – از طریق لوبهای غول پیکر تابش گاما (معروف به حباب های فرمی، مناطق بنفش زیر و بالای کهکشان) از زمین مشاهده شده است. اگرچه قوس مملو از ماده تاریک است، بعید است که علت انتشار مشاهده شده باشد. اعتبار: Kavli IPMU
یک مطالعه جدید در Nature Astronomy گزارش میدهد که یک تیم بینالمللی از محققان توسط لوبهای غولپیکر تابش گاما، یک کهکشان اقماری کوچک از راه شیری را پیدا کردهاند که پر از ماده تاریک است، اما انتشار آن به احتمال زیاد نتیجه انفجار تپاخترهای میلیثانیهای است که ذرات کیهانی را منفجر میکنند.
مرکز کهکشان ما در حال دمیدن یک جفت حباب عظیم از تابش گاما (ساختارهای سرخابی در شکل 1) است که وسعت آن 50000 سال نوری است که حدود 10 سال پیش با تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی کشف شد، منبع این پدیده ساعت شنی شکل نامشخص باقی مانده است.
این لوبهای تشعشعی که حبابهای فرمی نامیده میشوند، با چند زیرساختار مرموز از گسیل پرتو گامای بسیار درخشان وصلهاند. یکی از درخشانترین نقاط، به نام پیله فرمی، در لوب جنوبی یافت میشود (ورودی بزرگنمایی شده در شکل 2) و در ابتدا تصور میشد که به دلیل طغیانهای گذشته از ابرسیاهچالهی پرجرم کهکشان باشد.
یک تیم بینالمللی از محققان به سرپرستی موسسه سابق کاولی برای فیزیک و ریاضیات جهان (Kavli IPMU) محقق پروژه اسکار ماسیاس (هماکنون عضو GRAPPA در دانشگاه آمستردام) و دانشیار دانشگاه ملی استرالیا، رولاند کروکر، و از جمله کاولی دانشمندان بازدیدکننده IPMU، Shunsaku Horiuchi و Shin’ichiro Ando، دادههای تلسکوپهای فضایی گایا و فرمی را تجزیه و تحلیل کردند تا نشان دهند که پیله فرمی در واقع به دلیل انتشار از کهکشان کوتوله قوس است.
این کهکشان اقماری کهکشان راه شیری توسط حبابهای فرمی از موقعیت ما روی زمین دیده میشود (شکل 1). به دلیل مدار فشردهاش به دور کهکشان ما و گذرهای قبلی از طریق قرص کهکشانی، بیشتر گاز بین ستارهای خود را از دست داده و بسیاری از ستارهها از هسته آن به جریانهای کشیده تبدیل شدهاند.
با توجه به اینکه قوس ساکن بود – بدون گاز و بدون مهدکودک ستارگان – تنها چند احتمال برای تابش پرتو گامای آن وجود داشت، از جمله: 1) جمعیتی از تپاخترهای میلیثانیهای ناشناخته یا 2) نابودی ماده تاریک.
شکل 2. تصویر پرتو گاما از حبابهای فرمی (آبی) روی نقشه ستارههای RR Lyrae (قرمز) که توسط تلسکوپ گایا مشاهده شده است. شکل و جهت کوتوله Sagittarius (Sgr) کاملاً با پیله فرمی مطابقت دارد – زیرساخت روشنی از تابش پرتو گاما در قسمت جنوبی حبابهای فرمی. این شواهد قوی نشان میدهد که پیله فرمی به دلیل فرآیندهای پرانرژی رخ داده در کمان است که از دیدگاه ما در پشت حبابهای فرمی قرار دارد. اعتبار: کراکر، ماسیاس، مکی، کروهولز، آندو، هوریوچی و همکاران. (2022)
تپ اخترهای میلیثانیهای بقایای انواع خاصی از ستارگان، به طور قابل توجهی پرجرمتر از خورشید هستند که در منظومههای دوتایی نزدیک قرار دارند، اما اکنون ذرات کیهانی را در نتیجه انرژی های چرخشی شدیدشان منفجر میکنند. الکترونهایی که توسط تپاخترهای میلیثانیهای شلیک میشوند با فوتونهای کمانرژی پسزمینه مایکروویو کیهانی برخورد میکنند و آنها را به سمت تابش گامای پرانرژی سوق میدهند.
محققان نشان دادند که پیله پرتو گاما را میتوان با تپاخترهای میلیثانیهای در کوتوله قوس توضیح داد و بنابراین توضیح ماده تاریک را نادیده گرفت.
کشف آنها تپ اخترهای میلی ثانیهای را به عنوان شتاب دهندههای کارآمد الکترونها و پوزیترونهای پرانرژی روشن میکند و همچنین نشان میدهد که فرآیندهای فیزیکی مشابه میتواند در دیگر کهکشانهای اقماری کوتوله کهکشان راه شیری ادامه داشته باشد.
این امر مهم است زیرا محققان ماده تاریک مدتها بر این باور بودهاند که مشاهده پرتوهای گاما از یک ماهواره کوتوله میتواند نشانهای برای نابودی ماده تاریک باشد. مطالعه ما نیاز به ارزیابی مجدد قابلیتهای انتشار انرژی بالای اجرام ستارهای ساکن کهکشانهای کروی کوتوله و نقش آنها به عنوان اهداف اصلی برای جستجوی نابودی ماده تاریک را دارد.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Researchers find source of gamma rays in small neighboring galaxy
by The Kavli Foundation SEPTEMBER 11, 2022
https://phys.org/news/2022-09-source-gamma-rays-small-neighboring.html