ابتكر تلسكوب فيرمي غاما-راي الفضائي التابع لناسا فيلمًا مذهلًا بفواصل زمنية طويلة لجميع السماء، يلتقط الكون الديناميكي من خلال 14 عامًا من البيانات. فهو يسلط الضوء على مسار الشمس، وتوهج أشعة جاما في مجرة درب التبانة، والمجرات البعيدة التي تسمى البلازارات. يكشف الفيلم عن جمال الكون وتعقيده، ويظهر أحداثًا عالية الطاقة من المجرة وخارجها، بما في ذلك انفجارات من الثقوب السوداء الهائلة. (مفهوم الفنان.) الائتمان: SciTechDaily.com
ناسايكشف فيلم Fermi Space Telescope لمدة 14 عامًا عن كون ديناميكي من خلال التصوير بأشعة جاما. يسلط الضوء درب التبانةوهجات أشعة جاما، والتوهجات الشمسية، والمجرات البعيدة التي تستمد طاقتها من الثقوب السوداء.
يعود الكون إلى الحياة في فيلم بفاصل زمني يغطي السماء بالكامل، وذلك من خلال 14 عامًا من البيانات التي حصل عليها تلسكوب فيرمي غاما-راي الفضائي التابع لناسا. ترسم شمسنا، التي تشرق أحيانًا بشكل بارز، مسارًا صامتًا عبر السماء على خلفية مصادر الطاقة العالية في مجرتنا وخارجها.
قال سيث تيجل، كبير العلماء في فريق العمل: “إن توهج أشعة جاما الساطع والثابت في مجرة درب التبانة يتخلله توهجات مكثفة تستمر لأيام من نفاثات سريعة الضوء مدفوعة بثقوب سوداء هائلة في مراكز المجرات البعيدة”. تم إنشاء الصور في مختبر المسرع الوطني SLAC في مينلو بارك، كاليفورنيا. “هذه الانفجارات الدراماتيكية، التي يمكن أن تظهر في أي مكان في السماء، حدثت منذ ملايين إلى مليارات السنين، ويصل ضوءها إلى فيرمي بقدر ما نستطيع رؤيته.”
منذ حروق الشمس الثقب الأسود الطائرات النفاثة: قام فريق تلسكوب فيرمي غاما-راي الفضائي التابع لناسا بإنشاء جولة فريدة من نوعها في السماء الديناميكية عالية الطاقة. تروي جودي راغوسين، العالمة المشاركة في مشروع فيرمي، الفيلم الذي يختصر 14 عامًا من عمليات رصد أشعة جاما في 6 دقائق. مصدر الصورة: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا بالتعاون بين ناسا/وزارة الطاقة/LAT
أشعة جاما هي أعلى أشكال الطاقة 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. وبالمقارنة، فإن الضوء المرئي لديه طاقة تتراوح بين 2 و3 إلكترون فولت. تشير الألوان الزاهية إلى مواقع مصادر أشعة جاما الأكثر كثافة.
“من أول ما يلفت انتباهك في الفيلم هو المصدر الذي ينحني بسلاسة عبر الشاشة. هذه هي شمسنا، التي تعكس حركتها الظاهرية الحركة المدارية السنوية للأرض،” تصف جودي راغوسين، العالمة المشاركة في مشروع فيرمي، جولة الفيلم في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.
انطباع فني لتلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما في مداره. الائتمان: ناسا
في معظم الأحيان، يجد LAT أن الشمس معتمة بسبب تأثير الجسيمات المتسارعة التي تسمى الأشعة الكونية، وهي نوى تسير بسرعة قريبة من سرعة الضوء. عندما تصطدم بغاز الشمس أو الضوء الذي تنبعث منه، تنتج أشعة جاما. ومع ذلك، في بعض الأحيان، تشرق الشمس فجأة في انفجارات قوية تسمى التوهجات الشمسية، والتي تحول نجمنا لفترة وجيزة إلى واحد من ألمع مصادر أشعة جاما في السماء.
يُظهر الفيلم السماء في منظرين مختلفين. منظر مستطيل يظهر السماء بأكملها مع مركز المجرة في المنتصف. إنه يسلط الضوء على المستوى المركزي لمجرة درب التبانة المتوهج في أشعة جاما من الأشعة الكونية التي تضرب الغاز بين النجوم وضوء النجوم. وقد تم ربطه بالعديد من المصادر الأخرى، بما في ذلك النجوم النيوترونية وبقايا المستعرات الأعظم. فوق وتحت هذا النطاق المركزي، ننظر إلى ما هو أبعد من مجرتنا وإلى عالم واسع مليء بمصادر مشرقة وسريعة التغير.
معظم هذه المجرات هي في الواقع مجرات بعيدة، ومن الأفضل رؤيتها من خلال وجهة نظر مختلفة تتمركز في القطبين الشمالي والجنوبي لمجرتنا. تستضيف كل من هذه المجرات، التي تسمى البلازارات، ثقبًا أسود مركزيًا يحتوي على مليون شمس أو أكثر.
بطريقة ما، تخلق الثقوب السوداء نفاثات سريعة الحركة من المادة، ونرى واحدة من هذه النفاثات مباشرة إلى الأسفل من خلال البلازارات، مما يعزز سطوعها وتباينها. وقال راغوسين: “تشير الاختلافات إلى أن شيئا ما قد تغير في هذه الطائرات”. “نحن ننظر إلى هذه المصادر بانتظام وننبه التلسكوبات الأخرى، سواء في الفضاء أو على الأرض، عندما يحدث شيء مثير للاهتمام. نحن بحاجة إلى التقاط هذه التوهجات بسرعة قبل أن تختفي، وكلما زاد عدد الملاحظات التي يمكننا جمعها، كلما تمكنا من فهم هذه الظواهر بشكل أفضل.
يلعب فيرمي دورًا رئيسيًا في شبكة من المهام التي تعمل معًا لالتقاط هذه التغييرات في الكون أثناء ظهورها.
العديد من هذه المجرات بعيدة جدًا. على سبيل المثال، يسافر الضوء المنبعث من بلزار يعرف باسم 4C +21.35 مسافة 4.6 مليار سنة، مما يعني أن الانفجار الذي نراه اليوم حدث بالفعل عندما بدأت شمسنا ونظامنا الشمسي في التشكل. وتقع المجرات اللامعة الأخرى على مسافة مضاعفة، وتوفر لقطات مذهلة لنشاط الثقب الأسود عبر الزمن الكوني.
أخطأت ملاحظات فيرمي في رصد العديد من الأحداث قصيرة العمر في الفاصل الزمني، مثل انفجارات أشعة جاما وأقوى الانفجارات الكونية. وهذا نتيجة لعدة أيام من معالجة البيانات لزيادة وضوح الصور.
تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي هو شراكة في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات يديرها جودارد. تم تطوير FERMI بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية، مع مساهمات رئيسية من المؤسسات الأكاديمية والشركاء في فرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان والسويد والولايات المتحدة.