شبکه‌ی رصدخانه‌ی پیام‌رسان چندگانه‌ی اخترفیزیکی

شبکه‌ی رصدخانه‌ی پیام‌رسان چندگانه‌ی اخترفیزیکی

ذرات پیام‌رسان از هر چهار نیروی بنیادی طبیعت با خود اطلاعاتی به زمین می‌آورند که به ما کمک می‌کنند تا آشوبناک‌ترین پدیده‌های هستی را مطالعه کنیم. این پیام‌رسان‌ها می‌توانند نوترینوهایی باشند که در رصدخانه‌ی IceCube و یا ANTARES آشکار می‌شوند؛ یا پرتوهای کیهانی‌ای باشند که در رصدخانه‌ی Pierre Auger مشاهده می‌شوند؛ یا امواج گرانشی که در رصدخانه‌های LIGO و Virgo به دنبال آشکارشان هستیم؛ و یا پرتوهای گامایی که در رصدخانه‌های زمینی و فضایی Swift، Fermi، Hess، VERITAS، MAGIC، و HAWC آشکار می‌شوند.

مجموعه‌ی این رصدها به ما کمک خواهند کرد که برخی از سؤالات بنیادی اخترفیزیک را پاسخ دهیم؛ از جمله، منبع پرتوهای کیهانی پرانرژی و تشکیل و تحول سیاهچاله‌ها. «شبکه‌ی رصدخانه‌ی پیام‌رسان چندگانه‌ی اخترفیزیکی۱» به هدف بررسی هم‌زمان این پیام‌رسان‌ها و اتصال رصدخانه‌های مذکور با استفاده از یک سیستم مجازی شکل گرفته است. به این شبکه، پیام‌رسان چندگانه گفته می‌شود، چرا که پیام‌رسان‌های مختلف (پرتوهای کیهانی، نوترینوها، امواج گرانشی و پرتو گاما) به طور هم‌زمان می‌توانند اطلاع‌رسانی کنند. این پروژه به اختصار AMON نام دارد و قادر است به طور تقریبا هم‌زمان، سیگنال‌های رسیده از هر رصدخانه‌ای را بررسی کرده و اطلاعات لازم را به رصدگران برساند. من و همکارانم در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در حال توسعه‌ی نرم‌افزار و ابزار لازم برای رصدخانه‌ی مجازی AMON هستیم.

از آن‌جایی که برخی از رصدخانه‌ها به تنهایی دقت لازم برای کشف منابع اخترفیزیکی ذرات بنیادی رصدشده (یا همان پیام‌رسان‌ها) را ندارند، پروژه‌ی AMON با بررسی هم‌زمان چندین پیام‌رسان (آشکارشده در رصدخانه‌های مختلف) دقت آشکارسازی را با روش‌های آماری مختلف بالا خواهد برد و پتانسیل کشف منابع اخترفیزیکی مهمی را خواهد داشت.

شکل ۱: تصویر خیالی از یک انفجار پرتو گاما که می‌تواند تصویر یک سیاهچاله به همراه جت پرانرژی آن باشد.  Credit: NASA/Swift/Cruz deWilde

شکل ۱: تصویر خیالی از یک انفجار پرتو گاما که می‌تواند تصویر یک سیاهچاله به همراه جت پرانرژی آن باشد.
Credit: NASA/Swift/Cruz deWilde

یکی از آشوبناک‌ترین پدیده‌های شناخته‌ی شده‌ی عالم، انفجارهای پرتو گاما۲ هستند که جزو منابع تولید پیام‌رسان‌های چندگانه به شمار می‌روند. این انفجارها گاه تا چندین دقیقه، درخشندگی بسیار زیاد قابل مشاهده‌ای دارند. به احتمال زیاد این انفجارهای پرتو گامای طولانی هنگامی رخ می‌دهند که یک ستاره‌ی بسیار پرجرم (بیشتر از ۲۵ برابر جرم خورشید) فروپاشیده می‌شود و در نهایت تشکیل یک سیاهچاله می‌دهد. تشکیل سیاهچاله‌ای با تکانه‌ی زاویه‌ای زیاد، منجر به چرخش مواد به دور سیاهچاله در یک قرص برافزایشی می‌شود و یک جت پرانرژی تولید می‌کند (شکل ۱). سرعت خروج مواد و ذرات از این جت بسیار نزدیک به سرعت نور است و پرتو گامای پرانرژی ساطع می‌کند. این انفجارها می‌توانند سیگنال‌های امواج گرانشی نیز ساطع کنند که در زمین قابل آشکارسازی باشند. هم‌چنین ذرات پرانرژی هم‌چون الکترون یا پروتون نیز می‌توانند در این فرآیندها تولید شوند و طی واکنش‌هایی نوترینو آزاد کنند. در نتیجه، محاسبات نظری نشان می‌دهند که انفجارهای پرتو گاما یکی از منابع چندگانه‌ی تولید پیام‌رسان‌ها هستند.

کاندیداهای دیگر تولید ذرات پیام‌رسان، ابرنواخترهای تولیدشده توسط فروپاشی هسته‌ای، بلازارها۳، سیاهچاله‌های اولیه و چند پدیده‌ی آشوبناک دیگرند.

شبیه‌سازی‌های مختلفی برای نشان دادن قابلیت و توان AMON بر اساس مدل‌های نظری پدیده‌های پیام‌رسان چندگانه، انجام شده است و بر اساس آن حساسیت رصدخانه‌های مختلف به دقت بررسی و مقایسه شده‌اند. در حال حاضر در راستای توسعه‌ی ساختار AMON، در حال بررسی آنالیزهای مختلفی هستیم. یکی از مطالعاتی که هم‌اکنون من و همکارانم در حال انجام آن هستیم، آنالیز هم‌زمان نوترینوهای پرانرژی رصدخانه‌ی IceCube و داده‌های پرتو گاما از دو رصدخانه‌ی Swift و Fermi است. در این مطالعه، به دنبال یافتن نوترینوهایی هستیم که هم‌زمان و از محلی یکسان به همراه پرتوهای گاما به ما رسیده و آشکار شده‌اند. این بررسی‌ها در مرحله‌ی مقدماتی خود هستند و امیدواریم که نتایج اولیه را تا پایان سال ۲۰۱۴ به‌دست آوریم.

 

۱٫ Astrophysical Multimessenger Observatory Network (AMON)
۲٫ Gamma-Ray Bursts (GRBs)
۳٫ Blazars

برای اطلاعات بیشتر راجع به AMON، این مقاله را نیز می‌توانید بخوانید.
نویسنده: آزاده کیوانی

دسته‌ها: مقالات آموزشی

درباره نویسنده

آزاده کیوانی

پژوهشگر پَسادکترا در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا است که در زمینه‌ی اخترفیزیک ذره‌ای پژوهش می‌کند. در حال حاضر عضو تیم تحقیقاتی AMON و هم‌چنین عضو رصدخانه‌ی نوترینوی IceCube است. او در سال ۲۰۱۳ دکترای خود را در رشته‌ی اخترفیزیک از دانشگاه ایالتی لوییزیانا گرفته است و در طول تحصیلات تکمیلیش عضو رصدخانه Pierre Auger بوده است. پروژه‌ی دکترای او بررسی تأثیرات میدان مغناطیسی کهکشان راه شیری بر روی انحراف پرتوهای کیهانی پرانرژی در راستای شناخت منشأ و نوع این ذرات بوده است.

بازتاب‌ها

  1. شبکه‌ی رصدخانه‌ی پیام‌رسان چندگانه‌ی اخترفیزیکی | اسطرلاب (StarYab) ۲ دی, ۱۳۹۳، ۰۷:۵۰

    […] برای مطالعه‌ی خلاصه‌ی این سخنرانی به این مقاله رجوع […]

  2. نوبل فیزیک ۲۰۱۵ برای نوترینوها | اسطرلاب (StarYab) ۷ بهمن, ۱۳۹۴، ۱۵:۴۸

    […] آزمایشگاه‌ها و رصدخانه‌های بزرگی در دنیا برای رصد و مطالعه‌ی نوترینوها وجود دارند. برای مثال درباره‌ی رصدخانه‌ی IceCube که در حال حاضر بزرگترین رصدخانه‌ی نوترینوی زمین است، قبلا در اسطرلاب نوشته‌ایم (۱، ۲ و ۳). […]

دیدگاه‌ها

  1. hassan
    hassan ۲۵ شهریور, ۱۳۹۳، ۱۸:۰۱

    سلام .مرسی ممنون بابت اطلاع راسنی علمی تون. ممنون زحمت میکشید

    پاسخ به این دیدگاه
  2. یه بنده خدا
    یه بنده خدا ۴ مهر, ۱۳۹۳، ۱۴:۳۱

    واقعا شما چه قدر خفنین خانم کیوانی. ما تو کارشناسی گیر کردیم. حتی شاید ناتمام موند. شما دارید فرا تر از دکترا می خونین. ممنون از تلاش هاتون برای سایت

    پاسخ به این دیدگاه
  3. فرهاد
    فرهاد ۲۷ آبان, ۱۳۹۳، ۱۵:۲۹

    با سلام و تشکر از سایت خوبتون امیدوارم همیشه در کارتون موفق باشید.
    می خواستم راجع به نجوم رادیویی تحقیق کنم ولی کتابی در این زمینه خیلی کمه میشه سایت یا کتابی در این زمینه معرفی کنید.
    ممنون می شم.

    پاسخ به این دیدگاه
    • آزاده کیوانی
      آزاده کیوانی نویسنده ۹ آذر, ۱۳۹۳، ۲۱:۵۸

      سلام، خیلی ممنونم.
      سایت National Radio Astronomy Observatory (NRAO) خیلی سایت خوبی هست. یک نگاهی بهش بیندازید: http://www.nrao.edu/
      در مورد کتاب هم، اگر بهم بگید روی چه موضوعی و در چه سطحی در زمینه‌ی نجوم رادیویی می‌خواهید تحقیق کنید، بیشتر می‌تونم کمکتون کنم.

      پاسخ به این دیدگاه

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*