تلسکوپ آبی که سیاه‌چاله‌ها را رصد می‌کند

رصدخانه HAWC در مکزیک با کمک تانکرهایی که از آب پر شده‌اند، در تمام مدت شبانه‌روز، آسمان را به دنبال نشانه‌هایی از امواج گاما زیر نظر گرفته است.

رصدخانه آبی Cherenkov اخیرا نقشه‌ای از آسمان ارایه کرده که در آن چشمک‌های ناشی از سیاه‌چاله‌هایی که در آسمان هستند قابل رویت است. البته این رصدخانه تپ‌اخترها، باقیمانده ابرنواخترها و سایر اجرام عجیب و غریب آسمان را نیز با چشمان تیزبینش شکار می‌کند.

به گفته Brenda Dingus (از آزمایشگاه ملی Los Alamos):

«این یکی از عمیق‌ترین نگاه‌های ما به دو سوم آسمان است که بالاترین سطح انرژی فوتون‌ها که تا به حال از هر منبعی دیده‌ایم در آن به چشم می‌آید.»

رصدخانه HAWC از حدود یک سال قبل در یکی از مرتفع‌ترین کوهستان‌های مکزیک آغاز به کار کرده و بارزترین خصوصیت آن امکان رصد امواج با بالاترین سطح انرژی است که تا به حال رصد شده. دیدگان این رصدخانه امکان مشاهده امواج گاما با انرژی‌ای بین ۰٫۱ تا ۱۰۰ تراالکتروولت (TeV) را دارند که تا به حال امواجی با انرژی ۶۰ TeV را ثبت کرده است. این میزان انرژی -که قابل دریافت توسط این رصدخانه است- بیش از هفت برابر انرژی تولید شده در برخورددهنده بزرگ هادرونی است.

اما این مجموعه، رصدخانه‌ای معمولی نیست. به گفته Dingus: «ظاهر و نحوه کارکرد HAWC شبیه هیچ رصدخانه دیگری نیست.» ردیاب این رصدخانه از سیصد تانک آب مخصوص که با دویست هزار لیتر آب تصفیه‌شده پر شده‌اند، ساخته شده. هنگامی که ذراتی با سطح بالای انرژی به آب این تانک‌ها برخورد می‌کنند نوری آبی به نام Cherenkov ساطع می‌شود. فیزیکدانان این رصدخانه می‌توانند با کمک این نور، مکان ذرات پرانرژی یادشده را بازیابی و کشف کنند.

این رصدخانه فوتون‌هایی که سطح انرژی بسیار بالا دارند را به صورت مستقیم رصد نمی‌کند. این امواج بخاطر جو زمین به سختی قابل رصد هستند. البته باید بخاطر این مساله خوشحال باشیم، چرا که این امواج می‌توانند حیات زمین را به نابودی بکشانند. در عوض، برای رصد این امواج قوی، اثر برخوردشان با ذرات ثانویه در جو ثبت می‌شود که با نام Air Shower شناخته می‌شوند.

به گفته Dingus: «در هر ثانیه بیش از بیست هزار Air Shower تولید و در ردیاب دیده می‌شوند. باید دقت کنید که این امواج [قدرتمند گاما هستند که] در واقع با ما برخورد می‌کنند. [و خوشبختانه جو زمین جلوی ورود آنها را می‌گیرد.]»

در اولین سال، در HAWC، حدود ۴۰ منبع امواج کاما کشف شد که حداقل در ۱۰ مورد از آنها تا پیش از این اثری از این امواج دیده نشده بود. تیم این رصدخانه مشغول کار بر روی سایر اجرام در طول موج‌های مختلف -از نور مرئی تا امواج فروسرخ- هستند.

به عنوان مثال، به گفته Michelle Hui -از مرکز پروازهای فضایی مارشال ناسا در Huntsville ایالت آلاباما- بررسی یکی از ابرنواخترهای شناخته شده از یک تپ‌اختر پرانرژی، از جمله نمونه‌هایی بوده که در بررسی‌های جدید قرار داده شده است.

به هنگام مرگ یک ستاره و تبدیلش به ابرنواختر، اجزای آن در قالب ابری که به ‘اثرات ابرنواختر’ شناخته می‌شود، از هم جدا می‌افتند. موج ناشی از انفجار در این ابر در حال حرکت است و ذرات را با انرژی‌ای بسیار زیاد در آن شتاب می‌دهد. امواج گاما بر اثر این شتاب و انرژی تولید و در فضا منتشر می‌شوند.

منبعی دیگر در تپ‌اختری شناخته شده قرار دارد که ۲۶ هزار سال نوری با ما فاصله دارد. حدود یک سوم منابع احتمالی امواج هنوز در حال شناسایی‌ست که احتمالا به ابرهای ابرنواخترها مربوط خواهند بود.

سیاه‌چاله‌های چشمک‌زن

HAWC در کنار شناسایی امواج گاما از کهکشان‌هایی خارج از کهکشان راه شیری، می‌تواند منابعی رمزآلودتر را نیز شناسایی کند. تصور ما این است که این منابع، توسط سیاه‌چاله‌ها تحت تاثیر قرار می‌گیرند.

به این خاطر که HAWC بدون وقفه در ۲۴ ساعت شبانه‌روز مشغول دریافت امواج از فضاست، ردیاب آن می‌تواند تغییرات امواج گاما -همچون میزان روشنایی- را بسیار بهتر از گذشته تشخیص دهد.

در اوایل ماه آوریل ۲۰۱۶ این رصدخانه روشنایی خیره‌کننده‌ای را در کهکشانی به نام Markarian 501 رصد کرد.

به گفته Robert Lauer (از دانشگاه نیومکزیکو): «در روز پنج آوریل ما قادر به تماشای منبع امواج نبودیم، اما در روز شش آوریل، امواج بسیار نورانی و قدرتمندتر بودند و در هشتم آوریل دوباره ناپدید شدند.»

مهمترین تفاوت این تلسکوپ با نمونه‌های معمولی این است که در نمونه‌هایی که در بسیاری نقاط جهان در رصدخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، تنها امکان زیر نظر گرفتن بخشی کوچک از آسمان به دنبال فرکانس‌های ناشی از این امواج وجود دارد.

در پنج سال آینده، HAWC امکان این را خواهد داشت که فاصله زمانی این پیشامدهای فضایی را اندازه‌گیری کند. به گفته Lauer این سطح از افزایش میزان امواج گاما ۵ تا ۱۰ بار در سال اتفاق می‌افتد، اما به نظر می‌رسد تناوب آن در هر کهکشان با سایر کهکشان‌ها متفاوت است.

فراموش نکنیم که HAWC امکان شناسایی این امواج و اثرپذیری‌شان از سیاه‌چاله‌ها در کهکشان خودمان را هم زیر نظر دارد. به گفته Hui: «ما میدانیم این اتفاقات می‌افتد و انتظار می‌رود که اینجا [در کهکشان خودمان] هم رخ دهند؛ فقط از زمان‌شان آگاه نیستیم.»

منبع: Newscientist