تحتفل وكالة ناسا بمرور 25 عامًا على اكتشاف علوم أشعة gاما

مركبة كاسيني ولماذا جوجل تحتفل بهذا المسبار (قد 2019).

Anonim

منذ خمسة وعشرين عامًا ، أطلقت وكالة ناسا هذا الأسبوع القمر الصناعي Compton Gamma Ray Observatory ، وهو ساتل فلكي حوّل معرفتنا بالسماء العالية الطاقة. على مدى تسع سنوات من العمر ، أنتج كومبتون أول مسح على الإطلاق لجميع السماء في أشعة جاما ، وهو أكثر أشكال الضوء اختراقًا ونشاطًا ، واكتشف مئات المصادر الجديدة وكشف النقاب عن كون عالم ديناميكي ومتنوع بشكل غير متوقع.

وقال نيل جيرلز ، عالم مشروع البعثة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت: "كانت هذه الأدوات بمثابة قفزة كبيرة إلى الأمام ، وأظهرت لنا للمرة الأولى مدى تنوع وإشراق سماء جاما في الحقيقة". ولاية ماريلاند.

تضمنت العديد من النتائج التي توصل إليها كومبتون اكتشاف طبقة جديدة من المجرات مدعومة بثقوب سوداء هائلة ، والكشف المفاجئ عن أشعة fromاما من العواصف الرعدية على الأرض ، والأدلة الأكثر إقناعا حتى الآن بأن انفجارات أشعة gاما كانت الأكثر بعدا وقوة. انفجارات في الكون.

"عندما رأى العلماء النتائج المبكرة ، لم يمض وقت طويل قبل أن تتحول المناقشات إلى الحاجة إلى مهمة جديدة بأدوات محسنة حتى نتمكن من إلقاء نظرة أفضل على هذه الظواهر المثيرة" ، قالت جولي ماكنري ، جودارد ، عالمة مشروع ناسا فيرمي تلسكوب غاما راي. "فيرمي هو في الأساس السليل المباشر من كومبتون وحتى ينطوي على العديد من نفس الأشخاص ، بما في ذلك نيل".

تم إطلاق Compton في 5 أبريل 1991 ، على STS-37 ، الرحلة الثامنة من مكوك الفضاء أتلانتس. وكان على متن الطائرة القائد ستيفن ر. ناجل ، وبيلوت كينيث دي كاميرون ، وأخصائيو البعثة ليندا م. غودوين ، وجيري إل روس ، وجاي أبت. في ذلك الوقت ، كان المرصد البالغ وزنه 17 طن هو الحمولة الفلكية الفيزيائية الأثقل من أي وقت مضى ، وهو رقم قياسي لم ينكسر حتى إطلاق مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا ومرحلة الدفع في عام 1999.

في 7 أبريل ، أعد الطاقم Compton لإطلاقه في مداره. وقاد غودوين المرصد إلى الخروج من خليج الحمولة باستخدام ذراع الروبوت المكوك ، حتى أتيح للألواح الشمسية أن تحل محلها. وقال أبتون وهو استاذ في كلية تيبر للأعمال وكلية الهندسة في جامعة كارنيجي ميلون بجامعة كارنيجي ميلون بجامعة كارنيجي ميلون "كنا مبتهجين عندما رأينا أن الألواح الشمسية تنتشر بشكل صحيح لان تلك كانت مشكلة على الارض."

ثم جاءت الأخبار السيئة. لم تستطع وحدات التحكم الأرضية الكشف عن الهوائي عالي الكسب اللازم لإرسال البيانات العلمية إلى الأرض. وشملت الجهود المبذولة لتحرير الهيكل درجات حرارة مختلفة بتدوير خليج الحمولة النافلة المكوك داخل وخارج ضوء الشمس وتذبذب ذراع المكوك بلطف ، لكنها لن تتزحزح. مع عدم وجود خيارات متبقية ، تم إخلاء روس و Apt لمهمة غير مسبوقة في الفضاء ، وهي أول رحلة ناسا في ما يقرب من ست سنوات.

لم يرَ رواد الفضاء سببًا واضحًا للفشل ، وحصل روس ، الذي تقاعد من وكالة ناسا في عام 2012 كأول شخص تطلق إلى الفضاء سبع مرات ، على موافقة لتطبيق ما سماه "فتى مزرعة عجوزًا جيدًا". دعم نفسه على كومبتون بيده اليمنى ، وتواصل مع يساره ودفع الأثقال مرتين مع حوالي 40 رطل من القوة. لم يحدث شيء. "لقد دفعت للمرة الثالثة والرابعة وبدأت تتحرك قليلا. وأخيرا ، في المحاولة الخامسة والسادسة ، تأرجح الازدهار الحر" ، يتذكر. وبهذا ، سار رواد الفضاء إلى الطرف المقابل من ذراع التطويل ، وقاموا يدوياً بتدوير الهوائي إلى أقصى مدى وحبسوه في مكانه ، مما يمهد الطريق لإطلاق سراح كومبتون.

ومن المعروف بعد ذلك ببساطة باسم مرصد جاما راي ، وسرعان ما أعيد تسميته على شرف آرثر هولي كومبتون ، وهو عالم فيزياء أميركي وحائز على جائزة نوبل ، اكتشف أن الضوء العالي الطاقة خضع لتغيير في الطول الموجي عندما تبعثر الإلكترونات والجسيمات المشحونة الأخرى. لعبت هذه العملية دورًا محوريًا في تقنيات اكتشاف أشعة gاما المستخدمة في جميع أدوات المرصد.

إن أشعة جاما الكونية قليلة ومتباعدة - وكلما ارتفعت طاقتها ، أصبحت أكثر ندرة. كانت أدوات كومبا-4 لأشعة جاما هي الأكبر من نوعها حتى الآن وحققت أكثر من 10 أضعاف حساسية البعثات السابقة. في ترتيب متزايد من نطاقات الطاقة الخاصة بهم ، كانت تجربة الانفجار والعبر المصدر (BATSE) ، تجربة الطيف المرئي (OSSE) ، تلسكوب التصوير كومبتون (COMPTEL) ، و التلسكوب التفاعلي غاما راي (EGRET). وقد غطوا معا مجموعة طاقة غير مسبوقة ، من 20000 فولت (eV) إلى 30 مليار إلكترون فولت (GeV). للمقارنة ، يتراوح الضوء المرئي من حوالي 2 إلى 3 eV.

تم تطوير BATSE في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل ، ألاباما ، وقدمت أول دليل قاطع على أن انفجارات أشعة جاما القصيرة والمكثفة والمكثفة تقريبًا تقبع في مكان أبعد من مجرتنا. وقال جيرالد فيشمان الذي قاد التجربة وهو الآن محقق في جاما فيرمي للفورمولا "لقد أفسدت GRBs علماء الفلك لعدة عقود قبل إطلاق كومبتون ، وكان الإجماع بين علماء الفلك هو أنهم جاءوا من نجوم نيوترونية داخل مجرتنا". مراقب انفجر في المركز الوطني للفضاء والعلوم والتكنولوجيا في هانتسفيل.

كان من الواضح أن شبكات GRBs كانت موزعة في جميع أنحاء السماء بدلاً من نمط يعكس بنية مجرتنا مجرة ​​درب التبانة ، مما يشير بقوة إلى أن الرشقات كانت ناشئة إلى أبعد من حينا الكوني. وقد جاء الدليل على ذلك في عام 1997 عندما تمكنت المراصد الأرضية من إجراء دراسات متابعة بسرعة لمجموعات GRBs التي يراها الساتل الإيطالي-الهولندي Beppo SAX. نعلم الآن أن هذه الانفجارات هي انفجارات غير عادية تقع الملايين إلى مليارات السنين الضوئية ، وعادة ما يكون ذلك نتيجة لوفاة نجوم ضخمة أو اندماج نجوم نيوترونية وثقوب سوداء. يستمر كل من القمر الصناعي Fermi و NASA's Swift في دراسة GRBs ، وقد اكتشفت كل بعثة أكثر من ألف حتى الآن.

بنيت أداة EGRET على كومبتون ، بقيادة كارل فيشتل من جودارد ، بالتعاون مع جامعة ستانفورد ومعهد ماكس بلانك في ألمانيا وغرومان أيروسبيس. وقد أجرت أول دراسة استقصائية حول السماء لجميع أشعة gاما عالية الطاقة ، والتي تمتلك طاقة تفوق 100 مليون إلكترون فولت (MeV). كانت إحدى النتائج الرئيسية اكتشاف طبقة جديدة من المجرات النشطة التي تنتج معظم ضوءها في هذه الطاقات.

المجرة النشيطة هي مجرة ​​نموذجية على الإطلاق مع قلب صغير ومشرق بشكل غير عادي. وينتج اللمعان الأكبر من الطبيعي في هذه المنطقة الوسطى من المادة التي تسقط نحو ثقب أسود فائق الكتلة يزن ملايين المرات كتلة الشمس. عندما تقترب من الثقب الأسود ، يتم توجيه بعض المواد إلى جسيمات متحركة تتحرك باتجاه الخارج في اتجاهين متعاكسين عند سرعة الضوء تقريبًا. في أشباه النجوم والسترات ، أكثر أنواع المجرات النشطة إشعاعًا ، فإن إحدى هذه الطائرات تصادف أن تشير مباشرة إلى الأرض. عند عرض هذه المصادر ، فإننا ننظر بفعالية إلى أسفل برميل مدفع كوني أسود اللون. وقد أظهرت EGRET أن هذه الطائرات تصل إلى طاقات أعلى بكثير مما كان يُشتبه في السابق.

عندما أطلق كومبتون ، تم اكتشاف أشعة highاما عالية الطاقة من مجرة ​​واحدة فقط غير مجرتنا ، وهو الكوازار المسمى 3C 273. ومع ذلك عندما قام EGRET بتصوير المنطقة في يونيو 1991 ، رأى العلماء كوازار آخر ، 3C 279 ، يمر بفورة جعلت انها واحدة من ألمع الأجسام في سماء جاما. وأصبح هذا هو الترتيل التكراري أشعة غاما ، ومعظم الأغراض المتقطعة التي حددتها EGRET ، وكذلك تلك التي يجري تصنيفها الآن بواسطة Fermi ، تقع في هذه الفئة. وقد أنتجت 3C 279 منذ ذلك الحين مشاعل أكبر.

كما أنتجت أدوات كومبتون الأخرى نتائج مذهلة. قامت منظمة OSSE ، بقيادة جيمس كورفيس من مختبر الأبحاث البحرية في واشنطن ، بتخطيط أشعة gاما من سحابة من المادة المضادة المحيطة بالمنطقة المركزية لمجرتنا. قامت كومبتل ، وهي أداة أوروبية بقيادة الباحث الرئيسي فولكر شوينفيلدر في معهد ماكس بلانك في ألمانيا ، بتحديد مواقع في مجرتنا حيث يمكن العثور على العناصر المشعة التي تشكلت حديثا ، مثل الألمنيوم -26.

كان كومبتون هو الثاني في المرصدات الكبرى لناسا ، وهي سلسلة من الأقمار الصناعية الفلكية الطموحة المصممة لاستكشاف أجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. كانت المهمة الأولى في هذا البرنامج هي تليسكوب هابل الفضائي الذي أطلق في عام 1990. وتبعه كومبتون مرصد شاندرا للأشعة السينية في عام 1999 وتلسكوب سبيتزر الفضائي حساس للأشعة تحت الحمراء في عام 2003. وما زالت جميعها تعمل اليوم باستثناء كومبتون ، والذي كان عمدا تمت إزالته في عام 2000 بعد فشل أحد جيروسكوبه. يستمر إرثه العلمي في فيرمي ، سويفت ومراصد الفضاء الأخرى التي تستكشف ضوء الطاقة الأعلى في الكون والظواهر المتطرفة التي تنتجها.

menu
menu