مشاهده‌ی منابع تابش پرتوگاما توسط رصدخانه‌ی هاک

0 0 0 0

توسط آزاده کیوانی , 3 آوریل 2017

رصدخانه‌ی هاک^۱ که در مکزیک واقع است، حساس‌ترین رصدخانه‌ی حال حاضر دنیا در طیف پرتوگاما است و به مطالعه‌ی آسمان در محدوده‌ی انرژی TeV^۲ می‌پردازد. هاک از چند ماه قبل از تکمیل آرایه‌اش در آوریل ۲۰۱۵ به داده‌گیری مشغول است. در مقاله‌ی فعلی، محققان این رصدخانه، داده‌های ۱۷ ماه این رصدخانه که از نوامبر ۲۰۱۴ تا آوریل ۲۰۱۶ جمع‌آوری شده و مربوط به مشاهده‌ی سه جرم آسمانی شناخته‌شده است را مورد مطالعه قرار داده‌اند. محدوده‌ی انرژی این داده‌ها ۰.۵ تا ۱۰۰ TeV است. از آن‌جایی که رصدخانه‌ی هاک تقریبا ۹۵٪ مواقع فعال و مشغول به داده‌گیری است و هم‌چنین زاویه‌دیدی حدود ۲ استرادیان دارد، وسیله‌ی خوبی برای دیده‌بانی منابعی است که هر روز در آسمان رصدخانه عبور می‌کنند. این منابع عموما حدود ۶ ساعت در هر روز نجومی در آسمان رصدخانه حضور دارند.

شکل ۱. مقایسه‌ی منحنی‌های نوری برای Mrk 421 در داده‌های هاک (نمودار بالا) و سوییفت-بَت (در نمودار پایین).

در این مقاله، منحنی‌های نوری مربوط به مشاهداتی که مستقل از فصل و شرایط آب‌وهوایی هستند مورد استفاده قرار گرفته‌اند. سحابی خرچنگ که در نجوم پرتوگاما به عنوان منبع مرجع استفاده می‌شود، در داده‌های ۱۷ ماهه‌ی هاک تغییرات قابل توجهی در باند انرژی TeV از خود نشان نداده است. در این مقاله دو منبع دیگر که هردو blazar هستند، یعنی مارکارین ۴۲۱^۳ و مارکارین ۵۰۱^۴ مطالعه‌ شده‌اند. برازش طیف Mrk 421 دو مقدار اندیس توانی ۲.۲۱ و کاهش نمایی انرژی در ۵.۴ TeV را به دست می‌دهد. این مقادیر برای Mrk 501 به ترتیب برابر با ۱.۶ و ۵.۷ TeV هستند. منحنی‌های نوری هر دو منبع تغییرات واضحی را نشان می‌دهند. بیشترین مقدار شار مشاهده‌شده از Mrk 421 تقریبا پنج برابر شار متوسط سحابی خرچنگ است. این مقدار شار بیشینه برای Mrk 501، سه برابر مقدار مربوطه در سحابی خرچنگ است.

شکل ۲. مقایسه‌ی منحنی‌های نوری برای Mrk ۵۰۱ در داده‌های هاک (نمودار بالا) و سوییفت-بَت (در نمودار پایین).

مقایسه‌ی پرتوگامای پرانرژی مشاهده‌شده توسط رصدخانه‌ی هاک با پرتوگامای انرژی‌های کم‌تر و داده‌های پرتوایکس رصدخانه‌های دیگر، همتای^۵ مشخصی برای فوران‌های مهم مشاهده‌شده توسط هاک پیدا نشده است. برای مثال در شکل ۱ و ۲ به ترتیب منحنی‌های نوری Mrk 421 و Mrk 501 در هاک و سوییفت-بَت^۶ (داده‌های پرتوایکس) مقایسه شده است. نسبت خطای متوسط به متوسط مقدار شار در منحنی‌های نوری سوییفت-بَت بیشتر از داده‌های هاک است اما شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که شرایط اولیه‌ی یکسان، احتمال سیگنال کاذب^۷ مشابه (حدود ۵٪ در این محاسبات) را تضمین می‌کنند. در بازه‌های روزانه در محدوده‌ی ۱۵ تا ۵۰ keV سوییفت-بَت، فعالیت ویژه‌ای که منطبق بر فوران‌های محدوده‌ی TeV هاک باشد، دیده نمی‌شود. اما از طرف دیگر، وقتی تمام اندازه‌گیری‌های متوسط روزانه بین داده‌های هاک و سوییفت‌-بَت برای هردو منبع Mrk 421 و Mrk 501 برای مقایسه در نظر گرفته می‌شوند، هم‌بستگی‌های^۸ مثبتی بین آن‌ها مشاهده می‌شوند که بر نتایج منتشرشده‌ی قبلی منطبق است. مقایسه‌ی پرتوهای گامای کم‌انرژی‌تر نیز که توسط ماهواره‌ی فرمی-لَت^۹ در محدوده‌ی انرژی ۱۰۰ MeV تا ۳۰۰ GeV ثبت شده‌اند، ویژگی‌های تغییرات روزانه در بازه‌ی زمانی منحنی‌های نوری هاک نشان نداده‌اند. در این‌گونه مقایسه‌ها باید به این نکته توجه کرد که حساسیت ماهواره‌های سوییفت و فرمی برای مشاهده‌ی طولانی‌مدت یک منبع نسبت به هاک بسیار کم‌تر است. محققان هاک در مطالعات بعدیشان قرار است که داده‌هایشان را با داده‌های مشاهدات نقطه‌ای با ابزارهای حساس‌تر مقایسه کنند.