منبع

مجله جنوب جهانی

دانشمندان چینی که با رصدخانهٔ بزرگ ارتفاع بالا (LHAASO) کار می‌کنند، یک معمای ۷۰ ساله در فیزیک نجومی را حل کرده‌اند. آن‌ها منابعی به نام «میکروکوازارها» (Microquasars) با سیاه‌چاله‌ها را شناسایی کردند که مشخص شد قوی‌ترین موتورهایی هستند که می‌توانند پرتوهای کیهانی را تا انرژی‌های فوق‌العاده زیاد شتاب دهند.
این کشف به خصوص یک ساختار مرموز در طیف انرژی پرتوهای کیهانی به نام «زانو» (Knee) را توضیح می‌دهد. نتایج این پژوهش در ۱۶ نوامبر منتشر شد.

راز «زانو» و نقش سیاه‌چاله‌ها

«زانو» یک نقطه‌ی خاص در نمودار اندازه‌گیری انرژی پرتوهای کیهانی است که در آن، تعداد پرتوها به‌طور ناگهانی و شدید کم می‌شود (در انرژی‌های بالاتر از ۳ پتاالکترون‌ولت – PeV).
* اهمیت کشف: این برای اولین بار است که دانشمندان توانسته‌اند این افت ناگهانی («زانو») را به‌طور مستقیم و از طریق رصد، به یک نوع منبع خاص نجومی (میکروکوازارها) ربط دهند.
– مشاهدات: رصدخانهٔ LHAASO به‌طور سیستماتیک، پرتوهای گامای بسیار پرانرژی را از پنج مورد از این میکروکوازارها شناسایی کرد. این منابع عبارت‌اند از: SS 433، V4641 Sgr، GRS 1915+105، MAXI J1820+070 و Cygnus X-1.

میکروکوازارها چگونه عمل می‌کنند؟

میکروکوازارها زمانی به وجود می‌آیند که یک سیاه‌چاله در یک سیستم ستاره‌ای دوتایی قرار دارد و مواد را از ستارهٔ همسایه‌اش به سمت خود می‌کشد. در این فرآیند، جت‌های بسیار پرسرعتی از ذرات (جت‌های نسبیتی) را گسیل می‌دهد که قادرند ذرات را تا انرژی‌های فوق‌العاده بالا شتاب دهند.
– قدرت باورنکردنی: در یکی از این سیستم‌ها (مانند SS 433)، انرژی پروتون‌ها از ۱ PeV فراتر رفت و میزان انرژی کلی که در هر ثانیه منتشر می‌شد، تقریباً معادل انرژی آزادشده توسط چهار تریلیون بمب هیدروژنی در یک ثانیه بود.

معمای قدیمی حل شد

پیش از این، تصور می‌شد که بقایای ابرنواخترها (ابرهای به جا مانده پس از انفجار یک ستاره) منبع پرتوهای کیهانی هستند؛ اما این بقایا در محاسبات نظری و مشاهدات، قادر نیستند ذرات را تا انرژی‌هایی بالاتر از حد «زانو» شتاب دهند. این کشف جدید نشان داد که موتور واقعی که این پرتوهای پرانرژی را تولید می‌کند، جت‌های سیاه‌چاله در میکروکوازارها هستند.

– چندین شتاب‌دهنده: اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق LHAASO نشان داد که در کهکشان ما (راه شیری)، چندین شتاب‌دهنده‌ی پرانرژی وجود دارند و هر کدام از قابلیت‌های شتاب‌دهی خاص خود برخوردارند.
–  نقل قول کلیدی: کائو ژن، دانشمند ارشد LHAASO، بیان کرد: «این برای اولین بار در جهان است که دانشمندان نوعی منبع را مشاهده کرده‌اند که واقعاً می‌تواند توضیحی برای پرتوهای کیهانی در ناحیهٔ «زانو» ارائه کند.» او تخمین زد که شاید حدود دوازده عدد از این منابع در کهکشان ما وجود داشته باشد.