حقوق الصورة: هابل
اقترح علماء من جامعة كاليفورنيا يعملون في مختبر لوس ألاموس الوطني نظرية جديدة لشرح حركة حقول الطاقة الشاسعة في المجرات الراديوية العملاقة (GRGs). يمكن أن تكون النظرية أساسًا لفهم جديد تمامًا للطرق التي تنتشر بها الأشعة الكونية - وموجاتها الراديوية المميزة - وتسافر عبر الفضاء بين المجرات.
في بحث نُشر هذا الشهر في مجلة The Astrophysical Journal Letters ، يشرح العلماء كيف يمكن أن يكون إعادة ربط المجال المغناطيسي مسؤولًا عن تسريع الإلكترونات النسبية داخل الأحجام الكبيرة بين المجرات. أي حركة الجسيمات المشحونة في الفضاء التي يتم تنشيطها في الأصل بواسطة ثقوب سوداء ضخمة.
يقول عالم الفيزياء الفلكية في لوس ألاموس فيليب كرونبرج: "إذا كان فهمنا لهذه العملية صحيحًا ، فقد يكون تحولًا نموذجيًا في التفكير الحالي حول طبيعة GRGs والأشعة الكونية".
لا يزال الباحثون لا يفهمون تمامًا سبب حدوث إعادة ربط المجال المغناطيسي ، لكن هذا معروف كثيرًا: يمكن أن يكون للفهم الأعمق للآلية تطبيقات مهمة هنا على الأرض ، مثل إنشاء نظام للحصر المغناطيسي لمفاعلات الطاقة الاندماجية.
إذا كانت نظرية علماء لوس ألاموس صحيحة ، فإن للاكتشاف أيضًا عواقب فيزيائية فلكية واسعة النطاق. إنه يعني ضمنيًا أن إعادة ربط المجال المغناطيسي أو بعض عمليات تحويل طاقة الحقل إلى الجسيمات الأخرى ذات الكفاءة العالية يمكن أن تكون مصدرًا رئيسيًا لجميع المصادر الراديوية خارج المجرة ، وربما أيضًا "جسيمات الأشعة الكونية فائقة الطاقة الغامضة".
المجرات الراديوية العملاقة هي أجسام سماوية شاسعة تنبعث منها سلسلة متصلة من الأطوال الموجية الراديوية التي يمكن اكتشافها بواسطة التلسكوبات الراديوية مثل تلك الموجودة في المصفوفة الكبيرة جدًا في Socorro ، NM باستخدام بيانات شاملة عن سبعة من أكبر المجرات الراديوية في الكون التي تم جمعها على مدى العقدين الماضيين ، تمكن الباحثون من دراسة حقول طاقة الأشعة الكونية التي طُردت من مراكز GRGs - والتي من شبه المؤكد أنها تحتوي على ثقوب سوداء فائقة الضخامة - إلى الخارج تصل إلى بضعة ملايين من السنين الضوئية في الفضاء بين المجرات (سنة ضوئية = 5،900،000،000،000 ميل).
ما خلص إليه الباحثون في لوس ألاموس هو أن المحتوى العالي الطاقة لهذه المجرات الراديوية العملاقة ، وهياكلها المغناطيسية الكبيرة المرتبة ، وغياب الصدمات القوية واسعة النطاق وكثافات الغاز الداخلية المنخفضة للغاية يشير إلى تحويل مباشر وفعال للمجال المغناطيسي إلى طاقة الجسيمات في عملية يطلق عليها علماء الفيزياء الفلكية إعادة ربط المجال المغناطيسي. إعادة ربط المجال المغناطيسي هي عملية حيث تتلاشى خطوط المجال المغناطيسي وتتلاشى ، وتحول طاقة المجال إلى طاقة جزيئية. تعتبر إعادة الاتصال عملية رئيسية في هالة الشمس لإنتاج التوهجات الشمسية وفي أجهزة تجربة الاندماج تسمى توكاماك. يحدث أيضًا في التفاعل بين الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي للأرض ويعتبر السبب الرئيسي للعواصف المغنطيسية.
توصل البحث إلى أن قياس محتوى الطاقة الكلي لواحدة على الأقل من هذه المجرات الراديوية العملاقة - التي يعتقد أن في مركزها ثقب أسود بكتلة تعادل 100 مليون مرة من شمسنا - كان 10 61 ergs. Ergs هو مقياس للطاقة حيث يكون erg هو كمية الطاقة اللازمة لرفع جرام واحد من الوزن على بعد سنتيمتر واحد. هذا المستوى من الطاقة من 10 61 ergs هو عدة مرات أكثر من الطاقة النووية الحرارية التي يمكن أن تطلقها جميع النجوم في المجرة ، مما يقدم دليلاً جوهريًا للباحثين على أن مصدر الطاقة المقاسة لا يمكن أن يكون الانصهار الشمسي النموذجي أو حتى المستعرات الأعظمية.
بالإضافة إلى المحتوى العالي الطاقة ، فإن الهيكل الكبير والمنظم للمجال المغناطيسي وغياب الصدمات القوية واسعة النطاق - مثل تلك التي قد تكون موجودة من انفجار المستعر الأعظم - قاد العلماء إلى الاعتقاد بأن عملية إعادة ربط المجال المغناطيسي في العمل.
بالإضافة إلى كرونبرج ، فإن النظرية هي نتيجة عمل علماء لوس ألاموس ستيرلنغ كولجيت وهوي لي وكوينتين دوفتون. تم تمويل البحث بتمويل من معهد لوس ألاموس للبحوث والتطوير (LDRD). يمول LDRD البحث والتطوير الأساسي والتطبيقي مع التركيز على المفاهيم الإبداعية التي يتم اختيارها وفقًا لتقدير مدير المختبر.
يتم تشغيل مختبر لوس ألاموس الوطني من قبل جامعة كاليفورنيا لإدارة الأمن النووي الوطنية (NNSA) التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية ويعمل بالشراكة مع مختبرات NNSA الوطنية سانديا ولورنس ليفرمور لدعم NNSA في مهمتها.
تعزز لوس ألاموس الأمن العالمي من خلال ضمان السلامة والثقة في المخزون النووي الأمريكي ، وتطوير التقنيات للحد من التهديدات من أسلحة الدمار الشامل وتحسين إرث المواد البيئية والنووية للحرب الباردة. تساعد قدرات Los Alamos الأمة في معالجة مشاكل الطاقة والبيئة والبنية التحتية والأمن البيولوجي.
المصدر الأصلي: نشرة أخبار معمل لوس ألاموس الوطني
