هذه الصورة المتحركة من ناسا تعبّر عن مصادر أشعة غاما في الكون

لقد قطعنا مسافة طويلة منذ اكتشاف الأشعة الغاما حيث كانت نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين وقتًا للتقدم العلمي الكبير؛ فكان العلماء يحصلون فقط على فهم مفصّل لأنواع مختلفة من الإشعاع وكان الراديوم يتصدر التجارب، بما في ذلك تجربة العالم الفرنسي بول أولريش فيلارد في عام 1900.

يتحلل الراديوم بسهولة، وكان العلماء قد حددوا بالفعل إشعاع الألفا والبيتا الناتج عن عينات الراديوم، ولكن كان فيلارد قادرًا على تحديد نوع ثالث من الأشعة التي تخترق بنفاذية عالية، حتى لا يمكن لطبقة من الرصاص إيقافها، ألا وهي أشعة غاما.

أشعة غاما هي أكثر أشكال الضوء طاقةً في الكون ، وكما توضح الصورة، فإن السماء تلمع تقريبًا بمصادر عديدة لأشعة غاما الوامضة، يحتوي الرسم المتحرك على سنة كاملة من الملاحظات من التلسكوب الفضائي لأشعة غاما فيرمي التابع لوكالة ناسا، كل دائرة بنفسجية هي مصدر لأشعة غاما، ويوضّح التمدد والانكماش كيف يتألق المصدر ويخفت، والدائرة الصفراء الكبيرة هي الشمس وتتبع مسارها المنحني بالنسبة للأرض.

تمثّل الصورة المتحركة سنة كاملة من الملاحظات، كل إطار فيها يمثل ثلاثة أيام، والشريط الأحمر البرتقالي الذي يمر عبر وسط الصورة هو مجرة درب التبّانة، والذي يعد منتجًا ثابتًا للأشعة الغاما.

لكن ما تظهره الصورة حقًا هو الثقوب السوداء:

تمثل هذه الأضواء الثقوب السوداء فائقة الكتلة، أو معظمها، فنسبة 90% من هذه المصادر هي ما يسمى بالبلازار. وهي نواة مجرية نشطة، تعتبر بحد ذاتها ثقبًا أسود، نطلق عليها نواة مجرية نشطة عندما يتم الامتصاص النشط للمادة في الثقب الأسود وإطلاق الجسيمات المشحونة بسرعات عالية وعندما تكون هذه الجسيمات موجهة نحو الأرض، نسميها بلازار. وهي من الأجرام الأكثر لمعانًا وحيوية في الكون، حيث تنبعث منها الفوتونات ذات أشعة غاما، وهي متغيرة بشكل كبير في السطوع، مما يفسر التمدد والانكماش للدوائر في الصورة.

تستند الصورة المتحركة إلى مكتبة تفاعلية لمصادر أشعة غاما تسمى مستودع بيانات معدلات الضوء Fermi LAT والذي يتم الحفاظ عليه من قبل فريق دولي من علماء الفلك، تم نشر ورقة علمية تعلن عن المستودع وتشرحه في مجلة الفيزياء الفلكية في 15 مارس، بعنوان "مستودع بيانات معدلات الضوء Fermi-LAT".

قال دانيال كوسفسكي، وهو عالم فلك في مركز ناسا للطيران في هانتسفيل بولاية ألاباما: "لقد ألهمنا علماء الفلك الذين يدرسون المجرات ويرغبون في مقارنة معدلات الضوء المرئي وأشعة غاما على مدى فترات طويلة". "كنا نتلقى طلبات لمعالجة كائن واحد في كل مرة، ولكن الآن يمكن للمجتمع العلمي الوصول إلى جميع البيانات المحللة للفهرس بأكمله".

يحتوي المستودع على بيانات 1525 مصدرًا لأشعة غاما فقط لتلك الأجرام التي تتغير، يهتم علماء الفلك بالمصادر المتغيرة لأن دراسة هذه المصادر أدت إلى اكتشافات هامة عديدة؛ فقد ساعد Fermi و LAT على اكتشاف الارتباط بين البلازار والنيوترينو، على سبيل المثال، وتشير الورقة العلمية إلى أن "دورة العمل العالية والمراقبة على المدى الطويل للسماء لأشعة الغاما جعلت تلسكوب Fermi Large Area أداة حيوية في دراسة مثل هذه الأجسام".

"علم الفلك الوسيط هو الدراسة المشتركة للطاقة والجسيمات والموجات الثقالية في الكون. عن طريق تحديد مصادر الأشعة الغاما المتغيرة في الكون ، يمكن للمستودع أن يلعب دورًا هامًا في علم الفلك الوسيط. "بالإبلاغ المستمر عن تطور التدفق والانتقال إلى حالات عالية التدفق للعديد من المصادر المتغيرة ، فإن LCR هو مورد قيم لإثارة الملاحظات في المراصد الأخرى" ، يكتب المؤلفون.

يظهر المستودع 10 سنوات من الملاحظات ، ومن المحتمل وجود مزيد من الاكتشافات في كل تلك البيانات. "إن وجود قاعدة بيانات مخططات الضوء التاريخية يمكن أن يؤدي إلى رؤى جديدة في علم الفلك الوسيط حول الأحداث السابقة" ، قال مؤلف الورقة ميشيلا نيغرو ، وهي عالمة فلكية في جامعة ماريلاند ومركز غودارد لرحلات الفضاء في جرينبلت ، ميريلاند.

بول فيلارد، العالم الفرنسي الذي اكتشف أشعة غاما، كان هو الكاتب الوحيد لمعظم أوراقه المنشورة ولم يكن يهتم بالشهرة، كما أنه كان محظوظًا لأن الإرث حرره من الحاجة إلى التدريس، وقام ببناء معداته التجريبية بنفسه؛ هذه الأسباب هي جزء من السبب في عدم تولي اهتمام كبير بنتائجه في ذلك الوقت، والسبب الآخر هو أن أشعة غاما لم تندرج حقًا في الرؤية المتَّفَق عليها للإشعاع والجسيمات.

بعد نشر فيلارد لورقتيه حول الأشعة غاما في عام 1900، توقف عن دراستها، مرت عدة سنوات قبل أن يتم تسميتها باسم الأشعة غاما، على الرغم من أن فيلارد نفسه لم يسميها بهذا الاسم. في عام 1903، أطلق عليها الفيزيائي النيوزيلندي إرنست رذرفورد اسم "الأشعة غاما"، واستمر هذا الاسم. وفي السنوات التالية، قام الباحثون الآخرون بتحقيق مزيد من التقدم في فهم الأشعة غاما. وقد تلاشى اسم فيلارد، في حين أصبح زملاؤه العلماء في نفس الوقت أكثر شهرة.

من المثير للاهتمام أن نتخيل ماذا كان علماءٌ مثل فيلارد سيفكرون في الحالة الحالية للعلم. هل يمكن أن يتصور بأي حالٍ من الأحوال أن لدينا تلسكوبًا مداريًا يقيس مصادر الأشعة غاما الكونية ويربطها بالثقوب السوداء فائقة الكتلة في المجرات البعيدة؟ هل يمكنه أن يخمن في أحلامه الأكثر جنونًا أن الناس سيجلسون أمام حواسيبهم الشخصية ويصلون إلى البيانات والصور من التلسكوبات الفضائية دون توقف أو دفع أي مبالغ مالية؟ هل يمكنه أن يتخيل الدور الذي ستلعبه الأشعة غاما في علم الفلك؟

من غير المحتمل بشدة.