پرتو گامای کیهانی (Cosmic Gamma Rays)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
پرتو گامای کیهانی (Cosmic Gamma Rays) :
پرتو گامای کیهانی (Cosmic Gamma Rays) پرانرژی ترین شکل تابش الکترومغناطیسی در کیهان هستند. این پرتوها از منابع بسیار پرانرژی و دوردست کیهانی به زمین می رسند و اطلاعات منحصربه فردی درباره خشونت بارترین پدیده های عالم در اختیار اخترشناسان قرار می دهند. جو زمین این پرتوها را جذب می کند و آنها به سطح زمین نمی رسند، بنابراین رصد آنها فقط با تلسکوپ های فضایی (مانند فرمی، اینتگرال) یا با آشکارسازهای زمینی که بارش های هوایی ناشی از برهم کنش این پرتوها با جو را تشخیص می دهند (مانند رصدخانه HESS، MAGIC، VERITAS) امکان پذیر است.
منابع پرتو گامای کیهانی: 1. انفجارهای پرتو گاما (Gamma-Ray Bursts - GRBs): کوتاه مدت و پرانرژی ترین انفجارهای کیهان. تصور می شود ناشی از برخورد ستاره های نوترونی یا انفجار ابرنواخترهای بسیار پرجرم (hypernovae) باشند. در عرض چند ثانیه، انرژی معادل انرژی خورشید در کل عمرش را به صورت پرتو گاما آزاد می کنند. 2. تپ اخترها (Pulsars): ستاره های نوترونی با چرخش سریع و میدان مغناطیسی فوق العاده قوی که پرتوهای گاما از قطب های مغناطیسی آنها گسیل می شود (مانند تپ اختر خرچنگ). 3. بقایای ابرنواخترها (Supernova Remnants): امواج ضربه ای ناشی از انفجار ابرنواخترها، ذرات باردار (پروتون ها و الکترون ها) را تا انرژی های بسیار بالا شتاب می دهند. برهم کنش این ذرات با محیط اطراف (گاز و غبار) پرتو گاما تولید می کند. 4. هسته های کهکشانی فعال (Active Galactic Nuclei - AGN): سیاهچاله های کلان جرم در مرکز کهکشان ها که در حال بلعیدن مواد هستند، فواره هایی از مواد با سرعت نزدیک به نور گسیل می کنند که در آنها ذرات تا انرژی های بسیار بالا شتاب گرفته و پرتو گاما تولید می کنند (مانند کهکشان های رادیویی و بلازارها). 5. پس زمینه پرتو گامای کیهانی: تابش پراکنده و ضعیفی که از همه جهات می آید و احتمالا ناشی از مجموع منابع حل نشده و برهم کنش پرتوهای کیهانی با فوتون های زمینه است.
مکانیسم های تولید پرتو گامای کیهانی: - تابش سنکروترون: الکترون های پرانرژی در میدان مغناطیسی قوی، پرتو گاما تولید می کنند. - پراکندگی کامپتون معکوس (Inverse Compton): الکترون های پرانرژی با فوتون های کم انرژی (مانند فوتون های زمینه کیهانی) برخورد کرده و انرژی خود را به آنها منتقل می کنند و آنها را به پرتو گاما تبدیل می کنند. - واپاشی پیون های خنثی (π⁰ decay): برخورد پروتون های پرانرژی (پرتوهای کیهانی) با پروتون های محیط، پیون های خنثی تولید می کند که به سرعت به دو فوتون گاما واپاشیده می شوند. این مکانیسم در بقایای ابرنواخترها غالب است.
اهمیت مطالعه پرتو گامای کیهانی: این پرتوها به ما امکان می دهند: - محل های شتاب گیری ذرات پرانرژی (منابع پرتوهای کیهانی) را شناسایی کنیم. - فرآیندهای فیزیکی در شرایط بسیار شدید (میدان های مغناطیسی قوی، گرانش شدید) را مطالعه کنیم. - ماهیت ماده تاریک را بررسی کنیم (برخی مدل ها پیش بینی می کنند که ذرات ماده تاریک می توانند نابود شده و پرتو گاما تولید کنند). - کیهان شناسی و تاریخچه تشکیل ساختارها را مطالعه کنیم.
