تبيّن أن بقايا المستعرات العظمى قادرة على تسريع البروتونات إلى طاقات أعلى بملايين المرات من تلك التي ينتجها مصادم الهادرونات الكبير.
📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.
في كل ثانية، تخترقنا مقذوفات غير مرئية قادمة من أعماق الكون. هذه هي الأشعة الكونية — نوى ذرية تم تسريعها إلى سرعات لا تكاد تختلف عن سرعة الضوء. طاقتها أكبر بمئات الملايين من المرات من تلك المتاحة في أقوى مسرعاتنا. من أين تأتي هذه القوة الهائلة؟ لفترة طويلة، كان الشك يقع على موجات الصدمة الناتجة عن انفجارات المستعرات العظمى — تلك الألعاب النارية العملاقة التي تنتهي بها حياة النجوم الضخمة. لكن لم يكن من الممكن رصد مثل هذا المسرع وهو يعمل عند أقصى حدود قدراته.
الآن، ارتفع الستار قليلاً. مرصد LHAASO الصيني، الممتد على قمم الجبال العالية مثل شبكة عملاقة لاصطياد الضوء، رصد إشعاع غاما قوياً جداً من بقايا مستعرين عظيمين — G150.3+4.5 وγ-Cygni. هذان الجسمان ليسا شابين: عمرهما عشرات الآلاف من السنين، وقد تباطأت موجات صدمتهما. ولكن الآن تحديداً، وكأنهما يزفران القوة المتراكمة، يقذفان جسيمات بطاقات تصل إلى عدة بيتا إلكترون فولت. هذا أكبر بألف مرة مما يمكن أن ينتجه مصادم الهادرونات الكبير. أشعة غاما التي يراها LHAASO ليست توهجاً مباشراً للجسيمات المتسارعة، بل هي صدى لاصطداماتها بسحب الغاز بين النجمي — الهيدروجين والغبار.
البيتا إلكترون فولت (PeV) هو طاقة بعوضة طائرة، مضغوطة في نواة ذرية واحدة. يحمل بروتون واحد مثل هذه الطاقة قدراً من الحركة يعادل كرة تنس أرسلها لاعب محترف.
الدليل الرئيسي هو شكل التوهج. يرى التلسكوب مكونين، وفي بعض الأماكن ثلاثة مكونات واضحة: واحد أكثر ضبابية يتوهج عند طاقات معتدلة، وآخر مضغوط عند أعلى الطاقات. وهذا المصدر المضغوط يتطابق مع موقع سحب جزيئية كثيفة. أما داخل البقايا نفسها فلا توجد نجوم نابضة قوية (نجوم نيوترونية دوارة ذات رياح) يمكن أن تزيّف الصورة. إذن، ما يصطدم بالسحب هو بروتونات تم تسريعها بواسطة موجة صدمة المستعر الأعظم. هذا هو أول دليل مباشر على أن بقايا المستعرات العظمى القديمة ما زالت قادرة على العمل كمسرعات عند طاقات بيتا إلكترون فولت، مضيئة السدم المحيطة بها مثل كشاف ضوئي.
من المدهش أن ذروة التسارع لا تحدث لحظة الانفجار، بل في نهاية مرحلة التمدد الحر — عندما تتوسع قذيفة النجم، وتجرف الغاز بين النجمي أمامها مثل جرافة، مما يخلق ظروفاً مثالية لركوب الجسيمات على موجة الصدمة.
The quest for the origin of cosmic ray (CRs) is a fundamental issue in astrophysics. Shocks of supernova remnants (SNRs) have been considered as the dominant contributors to Galactic CRs below the spectral knee near $$\sim 3$$ petaelectronvolt (PeV). Whether SNRs are efficient accelerators of particles beyond PeV energies has long been debated. Here we report observations of very-high-energy $$\gamma$$-ray emission up to hundreds of TeV from two middle age shell-type SNRs, G150.3$$+$$4.5 and $$\gamma$$-Cygni, with the Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO). Two (or three) distinct morphological/spectral components with convex spectral shapes are observed in both sources, with the low-energy one being more extended than the high-energy one. %Although it is possible that these high-energy components may be driven by powerful pulsars, The likely association of the high-energy component with molecular clouds at similar distances, and the weakness/absence of pulsar wind nebulae (PWNe) inside these SNRs clearly indicate for the first time that the highest energy emission is produced by collision of hadronic CRs up to PeV energies with the clouds. These results are compatible with the classic model prediction that PeV particles accelerated near the end of the free expansion phase of SNR evolution can illuminate nearby molecular clouds (MCs) to produce strong $$\gamma$$-ray emission.
بقايا المستعر الأعظم G150.3+4.5 كبيرة جداً في السماء لدرجة أنها تغطي مساحة أكبر 50 مرة من مساحة البدر، لكن لا يمكن رؤيتها إلا في أشعة غاما.
في رواية «ال foundational» (المؤسسة) لإسحاق عظيموف، تُستخدم الأشعة الكونية كمصدر للطاقة لحضارة مجرية — لم يكن أحد يعرف آنذاك أن مصادرها الحقيقية قد تكون قريبة إلى هذا الحد.
