زمان سنج های میکروسکوپی چشمه ی احتمالی تابش های فضایی بی نهایت بزرگ را آشکار کردند

ACE به تیم تحقیقاتی این امکان را می دهد که توسط رصدهای ابتداییِ گونه ی بسیار کمیابی از پرتوهای کیهانی ،منبع این پرتوهای کیهانی را تعیین کنند. پرتوهای کیهانی کمیاب همانند زمان سنج بسیار کوچکی رفتار می کنند و فاصله ی منبعی که ممکن است از زمین باشد را محدود می کنند.

توضیح عکس بالا: خوشه ی ستاره های عظیم توسط تلسکوپ فضایی هابل دیده شده است.این خوشه توسط ابرهایی از گازهای میان ستاره ای و غبار احاطه شده است که سحابی نام دارد.این سحابی در فاصله ی بیست هزار سال نوری و در صورت فلکی آتا شاه تخته((Carina قرار دارد. و دارای بخش مرکزی خوشه ای از ستارگان داغ و عظیم که NGC 3603 نامیده می شود،است.تحقیقات اخیر نشان می دهد که پرتوهای بی نهایت بزرگ کیهانی در سامانه ی خورشیدی ما حرکت می کنند، که این پرتوها از خوشه های این چنینی سرچشمه می گیرند.

Eric Christianاریک کریستین  از مرکز پرواز فضاییGoddard ناسا در Greenbelt Maryland می گوید:«قبل از رصدها و مشاهداتACE، ما نمی دانستیم که این پرتوها آیا در گذشته و در فاصله ی بسیار دوری تشکیل شده اند و یا نسبتا به تازگی و در نزدیکی ما.»

کریستین در نگارش مقاله ای از این تحقیق که در 21 آوریل در نشریه ی Science منتشر شده است همکاری نموده است.

پرتوهای کیهانی بسیار پرسرعت هستند و هسته های اتمی با حد بالای انرژی دارند که این همچون مسابقه ای قدرتمند با سرعتی تقریبا نزدیک به سرعت نور است.اتمسفر زمین و میدان مغناطیسی از ما در برابر پرتوهای کیهانی کم انرژی که بسیار رایج هستند، محافظت می کند.البته پرتوهای کیهانی خطر را برای به خطرانداختن فضانوردانی که فراتر از زمین سفر میکنند عرضه می کنند.و دلیل آن،این است که آنها می توانند همچون گلوله های میکروسکوپیک رفتار کنند،ساختارها را تخریب کرده و مولکول هایی را که در سلول های زنده هستند از هم بپاشند.

اخیرا ناسا برای پیدا کردن راه های کاهش یا تضعیف اثرات این تابش های کیهانی در راستای محافظت از فضانوردانی که به مریخ سفر میکنند،تحقیق می کنند.

پرتوهای کیهانی توسط اتفاقات شدید متنوعی در فضا، تولید می شوند.بسیاری از پرتوهای کیهانی که در داخل سامانه خورشیدی ما آغاز می شوند انرژی نسبتا کمی دارند و از رخدادهای انفجاری در خورشید همچون شراره ها و بیرون رانی های عظیم تاج های خورشیدی  ناشی می شوند.

پر انرژی ترین پرتوهای کیهانی بسیار کم یاب هستند و استدلال می شود که این پرتوها توسط سیاه چاله های بسیار عظیمی که در مرکز کهکشان های دیگر ماده را می بلعند، شدت می گیرند.پرتوهای کیهانی ای که مضمون این مطالعه هستند از خارج سامانه ی خورشیدی ما اما در داخل کهکشان ما به وجود می آیند و پرتوهای کیهانی بی نهایت بزرگ نامیده می شوند.

تفکرمی شود که این پرتوها توسط موج های ضربه ای که از منفجر شدن ستاره هایی که ابرنواختر نامیده می شدند تولید می شوند.

توضیح عکس بالا: این یک تصویر به هم پیوسته شده از چندین تکه از سحابی خرچنگ با پهنای شش سال نوری که از باقی مانده های یک ابرنواختر منفجر شده انبساط پیدا کرده،می باشد - یکی از بزرگترین تصاویری است که تا به اکنون توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است-. تحقیقات اخیر نشان می دهد که پرتو های کیهانی بی نهایت بزرگی که در سامانه ی خورشیدی ما حرکت می کنند، در سحابی های همچون سحابی خرچنگ تولید می شوند.

 پرتوهای کیهانی بی نهایت بزرگی که توسط ACE آشکارسازی شده اند،به تیم تحقیقاتی اجازه می دهند که سن این پرتوهای کیهانی و فاصله تا منبع آن ها را تخمین بزنند. منبع آنها شامل نوع رادیواکتیو عنصر آهن که Fe 60 (آهن60) نامیده می شود است.این عنصر پرتوزا در داخل ستاره های بسیار پر جرم و عظیم زمانی که منفجر میشوند و توسط موج های ضربه ای از ابرنواخترها در داخل فضا پخش می شوند،ایجاد می شود.بعضی از Fe 60 ها در باقی مانده هایی از یک ستاره ی تخریب شده ،سرعت پرتوی کیهانی را افزایش میدهند.این افزایش سرعت زمانی اتفاق می افتد که یک ستاره ی بسیار بزرگ و سنگینِ نزدیک دیگری درخوشه منفجر شده و موج های ضربه ای آن با باقی مانده های ستاره ی منفجر شده ی اولی برخورد می کند.

پرتوهای کیهانی بی نهایت بزرگ عنصر Fe 60 ، در فضا با سرعتی برابر با نصف سرعت نور و یا بیشتر، حدود 90,000 مایل بر ثانیه حرکت می کنند.این بسیار تند، به نظر می رسد اما پرتوهای کیهانی عنصر Fe 60به دو دلیل در مقیاس های بسیار بزرگ و به دورها سفر نخواهند کرد.

اول این که،به دلیل اینکه آنها از نظرالکتریکی باردار شده اند و نسبت به نیروهای مغناطیسی واکنش نشان می دهند؛نمی توانند در خط های مستقیم سیر کنند.بنابراین آنها مجبورند تا مسیرهایی پیچاپیچ را در طی میدان های مغناطیسی پیچیده در کهکشان مان طی کنند.

دوم، Fe 60 پرتوزاست و بعد از 2.6 میلیون سال نصف آن از بین خواهد رفت و به عنصرهای Ni60 و Co60(نیکل60 و کبالت60) تجزیه می شود.

اگر پرتوهای کیهانی عنصر Fe 60 صدها میلیون سال پیش یا حتی بسیار قبل تر در جایی بسیار دور ایجاد شده باشد، در آخر مقدار بسیار کمی برای فضاپیمای ACE باقی خواهد ماند تا آن را آشکارسازی کند.

Robert Binnsرابرت بینز از دانشگاه واشنگتن St.Louis,Missouri راهنمای نویسنده ی مقاله می گوید:«آشکار سازی ما از پرتوی کیهانیِ پرتوزای هسته ی آهن یک تفنگ دود کننده است که به ما نشان می دهد در همسایگی کمتر از چند میلیون سال نوری از کهکشان ما، احتمالا بیشتر از یک ابرنواختر وجود دارد.»

کریستین می گوید:«در طی هفده سال رصد،ACE تقریبا 300,000 پرتوی کیهانی بی نهایت بزرگ از آهن معمولی و فقط 15 عدد از آهن-60 پرتوزا را آشکارسازی نموده است.»

همچنین می گوید:« حقیقت این است که ما همه ی آهن-60 ای که اخیرا این پرتوهای کیهانی می بایست ایجاد می کرده اند (در حدود چند میلیون سال آخر)به مقدار نا چیز دیده ایم و منبع آن نسبتا باید نزدیک باشد یعنی فاصله ای حدود 3,000سال نوری و پهنایی تقریبا برابر با پهنای بازوی مارپیچی کهکشان مان.»

یک سال نوری مسافتی ست که نور در یک سال طی می کند.تقریبا 6تریلیون مایل.

چندهزارسال نوری نسبتا نزدیک است چون پهنای دسته ای از صدها میلیارد ستاره ای که کهکشان ما را می سازند،حدود 100,000 سال نوری ست.

بیشتر از 20 خوشه از ستاره های بسیار عظیم با فاصله ی چندهزار سال نوری وجود دارد.که شامل بخش بالایی عقرب(83 ستاره) بخش بالایی قنطورس گرگ(134 ستاره) و قنطورس پایینی چلیپا(97ستاره) است.

طبق این تحقیق شرکت کننده های احتمالیِ بسیار مهمی برای Fe 60 کشف شده بنا بر اندازه و نزدیک بودن آنها وجود دارد. ACE در 25 آگوست سال 1997 به نقطه ای در 900,000 مایل دورتر بین زمین و خورشید پرتاب شد.جایی که او به عنوان یک دیده بان رفتار می کند و تابش های فضایی از توفان های خورشیدی و کهکشان و فراتر را آشکارسازی می کند.این تحقیق،توسط ناسا پشتیبانی مالی شده بود.

شریک های دیگر در نوشتن این مقاله عبارتند از:

Martin Israel  و Kelly Lave در دانشگاه واشنگتنSt.Louis, Missouri ؛  Ed stoneو   Richard Mewaldt و  Rick Leske در کالیفرنیا Pasadena؛ Georgia de Nolfo و  Tycho von Rosenvingeدر Goddard؛ و Mark Wiedenbeck در NASA`s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena,California.

منبع: NASA