ناسا تكشف عن فاصل زمني مذهل مدته 14 عامًا لسماء أشعة جاما

ناسايقدم تلسكوب فيرمي الفضائي التابع لشركة فيرمي فيلمًا بفاصل زمني مدته 14 عامًا، يكشف عن الكون الديناميكي من خلال التصوير بأشعة جاما. ويسلط الضوء على درب التبانةتوهج أشعة جاما، والتوهجات الشمسية، والمجرات البعيدة التي تدعمها الثقوب السوداء.

يعود الكون إلى الحياة في فيلم بفواصل زمنية عبر السماء بالكامل، تم إنتاجه من 14 عامًا من البيانات التي حصل عليها تلسكوب فيرمي غاما-راي الفضائي التابع لناسا. شمسنا، التي تتوهج أحيانًا، ترسم مسارًا بهدوء عبر السماء على خلفية مصادر الطاقة العالية داخل مجرتنا وخارجها.

وقال سيث ديجل، أحد كبار العلماء في فريق العمل: “إن توهج أشعة جاما الساطع والثابت في درب التبانة يتخلله توهجات مكثفة تستمر لأيام من نفاثات قريبة من سرعة الضوء مدعومة بثقوب سوداء هائلة في قلب المجرات البعيدة”. في مختبر التسريع الوطني SLAC في مينلو بارك، كاليفورنيا، الذي قام بإنشاء الصور. “هذه الانفجارات الدراماتيكية، التي يمكن أن تظهر في أي مكان في السماء، حدثت منذ ملايين إلى مليارات السنين، وضوءها يصل للتو إلى فيرمي بينما نشاهد”.

من التوهجات الشمسية إلى الثقب الأسود الطائرات النفاثة: أنتج فريق تلسكوب فيرمي غاما راي الفضائي التابع لناسا جولة فريدة من نوعها في السماء الديناميكية عالية الطاقة. تروي جودي راكوسين، نائبة عالم مشروع فيرمي، الفيلم الذي يختصر 14 عامًا من عمليات رصد أشعة جاما في 6 دقائق. المصدر: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وتعاون ناسا/وزارة الطاقة/LAT

أشعة جاما هي الشكل الأعلى طاقة للضوء. يُظهر الفيلم شدة أشعة جاما ذات الطاقات التي تزيد عن 200 مليون إلكترون فولت التي اكتشفها تلسكوب فيرمي كبير المساحة (LAT) بين أغسطس 2008 وأغسطس 2022. وللمقارنة، يحتوي الضوء المرئي على طاقات تتراوح بين 2 و3 إلكترون فولت. تحدد الألوان الأكثر سطوعًا مواقع مصادر أشعة جاما الأكثر كثافة.

“من أول الأشياء التي تلفت انتباهك في الفيلم هو المصدر الذي ينحني بثبات عبر الشاشة. قالت جودي راكوسين، نائبة عالم مشروع فيرمي، التي تروي جولة في الفيلم، في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “هذه هي شمسنا، التي تعكس حركتها الظاهرية الحركة المدارية السنوية للأرض حولها”.

تصور فني لتلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما في المدار. الائتمان: ناسا

في معظم الأحيان، يكتشف LAT الشمس بشكل خافت بسبب تأثير الجسيمات المتسارعة التي تسمى الأشعة الكونية، وهي نوى ذرية تسير بسرعة قريبة من سرعة الضوء. عندما تصطدم بغاز الشمس أو حتى الضوء المنبعث منها، تنتج أشعة جاما. ومع ذلك، في بعض الأحيان، تشرق الشمس فجأة بانفجارات قوية تسمى التوهجات الشمسية، والتي يمكن أن تجعل نجمنا لفترة وجيزة أحد ألمع مصادر أشعة غاما في السماء.

يُظهر الفيلم السماء في منظرين مختلفين. يُظهر المنظر المستطيل السماء بأكملها مع وجود مركز مجرتنا في المنتصف. يسلط هذا الضوء على المستوى المركزي لمجرة درب التبانة، والذي يتوهج في أشعة جاما الناتجة عن الأشعة الكونية التي تضرب الغاز بين النجوم وضوء النجوم. كما أنها مليئة بالعديد من المصادر الأخرى، بما في ذلك النجوم النيوترونية وبقايا المستعرات الأعظم. فوق وتحت هذا النطاق المركزي، ننظر من مجرتنا إلى الكون الأوسع، المليء بمصادر مشرقة وسريعة التغير.

معظم هذه المجرات هي في الواقع مجرات بعيدة، ومن الأفضل رؤيتها في منظور مختلف يتمركز على القطبين الشمالي والجنوبي لمجرتنا. كل واحدة من هذه المجرات، والتي تسمى البلازارات، تستضيف ثقبًا أسود مركزيًا تبلغ كتلته مليون شمس أو أكثر.

بطريقة ما، تنتج الثقوب السوداء دفقات من المادة سريعة الحركة للغاية، ومن خلال البلازارات ننظر مباشرة إلى أسفل إحدى هذه النفاثات، وهو منظر يعزز سطوعها وتقلبها. وقال راكوسين: “تخبرنا الاختلافات أن شيئًا ما قد تغير في هذه الطائرات”. “نحن نراقب هذه المصادر بشكل روتيني وننبه التلسكوبات الأخرى، في الفضاء وعلى الأرض، عندما يحدث شيء مثير للاهتمام. علينا أن نكون سريعين في التقاط هذه التوهجات قبل أن تتلاشى، وكلما زاد عدد الملاحظات التي يمكننا جمعها، كلما تمكنا من فهم هذه الأحداث بشكل أفضل.

يلعب فيرمي دورًا رئيسيًا في شبكة المهام المتنامية التي تعمل معًا لالتقاط هذه التغييرات في الكون أثناء ظهورها.

العديد من هذه المجرات بعيدة للغاية. على سبيل المثال، الضوء المنبعث من بلزار معروف باسم 4C +21.35 يسافر لمدة 4.6 مليار سنة، مما يعني أن التوهج الذي نراه اليوم حدث بالفعل عندما بدأت شمسنا ونظامنا الشمسي في التشكل. وتقع المجرات اللامعة الأخرى على بعد أكثر من الضعف، وتوفر معًا لقطات مذهلة لنشاط الثقب الأسود طوال الزمن الكوني.

لم يُشاهد في الفاصل الزمني العديد من الأحداث قصيرة المدة التي يدرسها فيرمي، مثل انفجارات أشعة جاما، وهي أقوى الانفجارات الكونية. وهذا نتيجة لمعالجة البيانات على مدار عدة أيام لزيادة وضوح الصور.

تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي هو شراكة في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات يديرها جودارد. تم تطوير فيرمي بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية، وبمساهمات مهمة من المؤسسات الأكاديمية والشركاء في فرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان والسويد والولايات المتحدة.