شناسایی قوی‌ترین پرتو گاما در جهان

دانشمندان چینی بالاترین انرژی پرتو گاما در جهان حاصل از درخشان‌ترین انفجار پرتو گاما(GRB) را با قدرت ۳۷ میلیون الکترون‌ولت کشف کردند.

دانشمندان چینی از موسسه فیزیک پرانرژی(IHEP) آکادمی علوم چین(CAS) یک خط پرتو گاما با انرژی تا ۳۷ میلیون الکترون‌ولت را از یک انفجار پرتو گاما بسیار درخشان کشف کردند.

اکتشافات دانشمندان چینی مربوط به درخشان‌ترین انفجار پرتو گاما(GRB) تمام دوران‌ها به نام «GRB ۲۲۱۰۰۹A» است.

این نشان دهنده بالاترین ویژگی خط طیفی انرژی است که تاکنون توسط اجرام آسمانی در جهان گسیل شده است.

انفجار پرتو گاما یا فوران پرتو گاما (GRB) به فوران ناگهانی و شدید پرتو گاما در اعماق کیهان گفته می‌شود. این پدیده ده‌ها سال به عنوان یکی از پدیده‌های مرموز اخترشناسی شناخته می‌شد. امروزه معلوم شده‌ است که برخی از این انفجارها مربوط به ابرنواخترها و برخی دیگر مربوط به مگنتارها هستند.

دانشمندان همچنین کشف کرده‌اند که این خط پرتو گاما در طول زمان از تابع قانون قدرت پیروی می‌کند و سرنخ‌های مهمی برای کشف رمز و راز آن ارائه می‌دهد.

پرانرژی‌ترین انفجار

انفجارهای پرتو گاما(GRB) پرانرژی‌ترین انفجارهای جهان هستند. آنها می‌توانند با فروپاشی هسته یک ستاره پرجرم یا برخورد دو ستاره فشرده مانند ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها ایجاد شوند.

اکتشافات دانشمندان چینی مربوط به درخشان‌ترین GRB تمام دوران‌ها به نام GRB 221009A است.

این انفجار پرتو گاما(GRB) در ۹ اکتبر ۲۰۲۲ به زمین رسیده که توسط تلسکوپ‌های متعدد در سراسر جهان رصد شده است.

محققان چینی در رصدخانه‌های یونان(Yunnan)، دانشگاه هبی(Hebei) و دانشگاه گویژو(Guizhou) گرد هم آمدند تا یک تیم مشترک را تشکیل دهند.

آنها تجزیه و تحلیل کاملی از داده‌های رصدی از دو مانیتور فضایی پرتو گاما به نام‌های GECAM-C و Fermi/GBM انجام داده‌اند.

شیونگ شائولین نویسنده اصلی این مقاله گفت: این یافته‌ها سرنخ‌های جدید و مهمی را برای کشف اسرار انفجارهای پرتو گاما و فواره‌های نسبیتی ارائه می‌دهند که نقطه عطفی در مطالعه انفجارهای پرتو گاماست.

از دست رفتن اطلاعات آشکارساز

مانیتور فضایی پرتو گامای GECAM-C که توسط آکادمی علوم چین حمایت می‌شود، طیف باند کم‌انرژی این انفجار پرتوی گاما را به دقت اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که Fermi/GBM باند پرانرژی را که در آن خط پرتو گاما ظاهر می‌شود، پوشش می‌دهد.

به طور مشخص، این انفجار به قدری روشن است که آشکارساز Fermi/GBM در طول بخش پردرخشش این انفجار دچار از دست رفتن داده شد که تجزیه و تحلیل داده‌های قابل اعتماد را بسیار دشوار می‌کند.

البته مانیتور فضایی GECAM-C به لطف طراحی ابزار اختصاصی خود چنین مشکلی را تجربه نکرد. بنابراین موسسه فیزیک پرانرژی خاطرنشان کرد که از داده‌های GECAM-C برای تصحیح داده‌های Fermi/GBM استفاده کرده است.

گروه تحقیقاتی پس از انجام تجزیه و تحلیل کامل داده‌ها، اثرات ابزاری و مدل‌سازی پس‌زمینه، با موفقیت طیف قابل اعتماد انفجار پرتو گاما را به دست آورد.

آنها همچنین یک مجموعه خطوط پرتو گاما را در سراسر انفجار، از جمله یک خط پرتو گاما شگفت‌انگیز با انرژی تا ۳۷ میلیون الکترون‌ولت که در طول بخش درخشان انفجار شناسایی شد، کشف کردند.

خبرگزاری های علمی نوشتند؛ محققان کشف کردند که انرژی این خط به دنبال یک تابع قانون توان در طول زمان تغییر می‌کند، در حالی که نسبت انرژی عرض خط به خط تقریباً ثابت می‌ماند.

چنین ویژگی‌هایی شواهد قانع کننده‌ای از واقعیت این خطوط پرتو گاما و منشاء انفجار پرتو گاما ارائه می‌دهند.

به گفته موسسه فیزیک پرانرژی چین، این اکتشافات جنبه‌های جدید و منحصر به فرد فیزیک انفجارهای پرتو گاما و فواره‌های نسبیتی آنها را روشن می‌کند.

این پژوهش در مجله Science China Physics, Mechanics & Astronomy منتشر شده است.

گاما پرتویی الکترومغناطیسی با بسامد بالا و در نتیجه انرژی بالاست. اشعهٔ گاما پرتوی یونیزان و در نتیجه برای سلامتی مضر است. پرتو گاما به‌طور معمول در نتیجهٔ فروپاشی حالت‌های انرژی بالای هسته‌های اتم تولید می‌شود، اما روش‌های دیگری نیز برای تولید آن وجود دارد. پل ویلارد دانشمند فرانسوی در سال ۱۹۰۰ در حین مطالعهٔ رادیوم موفق به کشف اشعهٔ گاما شد.

از پرتو گاما در درمان سرطان و رادیوتراپی استفاده می‌کنند. پرتو گاما و پرتو ایکس از خطرناک‌ترین پرتوها هستند. همچنین از پرتو گاما در تشخیص ترکیدگی لوله و بررسی چاه‌های نفت استفاده می‌شود. کاربرد پرتو ایکس از گاما بیشتر است.

با اینکه پرتو گاما به میزان زیاد ممکن است برای بدن خطرناک باشد، ولی فایده‌هایی نیز دارد. از این پرتو می‌توان برای درمان برخی بیماریهای سرطانی و ناراحتی‌های پوستی استفاده کرد. همچنین در فیزیوتراپی نیز از پرتو گاما استفاده می‌شود. درمان به وسیلهٔ پرتو گاما را رادیوتراپی می‌نامند. در صنعت نیز از پرتو گاما که از رادیم و کبالت رادیواکتیو با قدرت زیاد تابش می‌شوند، برای پیدا کردن حفره‌های ریز و شکستگی‌های قطعات فلزی استفاده می‌کنند. از مهم‌ترین کاربردهای دیگر پرتو گاما در پزشکی می‌توان به استریلیزاسیون تجهیزات پزشکی مانند سرنگ که قابل استریل شدن در دمای بالا نیستند اشاره کرد.