نگاه اجمالي

اختر فيزيک به عنوان علمي‌ که صرفا به نور مرئي مربوط مي‌شود، هر چيزي را که در آسمان قابل روئيت باشد، مورد مطالعه قرار مي‌دهد. اين مطالعات نخست بوسيله چشم غير مسلح و بعدها بوسيله دوربين هاي نجومي صورت گرفت. گسترش روش‌هاي راديويي منجر به پيدايش اختر شناسي راديويي گرديد. اخترشناسي کنوني که بوسيله دستگاههاي اکتشاف فضا تا اين حد مجهز شده، قادر است به آنسوي محدوده جو دست يابد.
با مطالعه تابش‌هاي فروسرخ ، فرابنفش ، پرتو ايکس و گاما بر ميزان اطلاعات خود بيافزايد. امروزه مي‌توان آن را به صورت علمي‌ که تمام طول موجها را مورد استفاده قرار مي‌دهد، تشريح نمود. اگرچه اختر شناسي بوسيله پرتو ايکس ، که شاخه نسبتا جواني از اين علم است، سهم با ارزشي در تصور ما درباره جهان داشته، ولي احتمالا اختر شناسي پرتو گاما ، يعني مطالعه پرتو گاما در فضا ، از نظر اطلاعات غني‌تر است.
اخترشناسي با اشعه گاما
اخترشناسي پرتو گاما يعني بررسي پرتو گاما در فضا. انرژي کوانتاهاي پرتو گاما ممکن است صدها ، هزارها يا حتي ميليونها برابر بيشتر از انرژي فوتون‌هاي نور مرئي باشد. در واقع ، جهان براي پرتو گاما شفاف است. پرتوهاي گاما که در مسير مستقيم از اجسام فوق‌العاده دور حرکت مي‌کنند، با خود اطلاعات فراواني درباره فرآيندهاي فيزيکي که در فضا جريان دارند، به همراه مي‌آورند. آنچه که از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد، اين است که تابش گاما ممکن است حالات غيرعادي ماده (مسئله‌اي که بسيار مورد توجه فيزيکدانان مي‌باشد) را مشخص نمايد. اين تابش از مکانهايي سرچشمه مي‌گيرد که ماده و ضدماده با يکديگر برخورد مي‌کنند و با تشکيل پرتوي کيهاني يعني جريان ذرات پرانرژي ، همراه مي‌باشد.
موانع اختر شناسي توسط اشعه گاما
مشکل اختر شناسي بوسيله اشعه گاما اين واقعيت است که گرچه انرژي کوانتاهاي گاما بسيار زياد است. ولي تعداد آنها در مناطقي از فضا که به ما نزديک مي‌باشد، بسيار ناچيز است. دوربينهاي نجومي‌ مخصوص پرتو گاما حتي در مورد پرقدرت‌ترين چشمه‌هاي اشعه گاما ، فقط يک کوانتاي پرتو گاما را در هر چند دقيقه نشان مي‌دهد.
مشکل ديگر آن است که در مقابل تابش دريافت شده ، مزاحمتهاي زمينه‌اي وجود دارد. تحت تأثير الکترون‌ها و پروتون‌ها (ذرات باردار پرتوي کيهاني که به طرف زمين سرازير مي‌شوند) جو زمين و فضاپيماي حامل دستگاههاي ثبت کننده ، تابش گاما را منعکس مي‌نمايند.
چشمه‌هاي تابش کننده اشعه گاما
دهها چشمه تابش کننده پرتو گاما بوسيله دوربينهاي نجومي ‌مخصوص پرتو گاما که در وسايل نقليه فضايي کار گذاشته شده‌اند، کشف گرديده است. تاکنون چنين امکاني وجود نداشته که با قاطعيت بگوييم اين چشمه‌ها ، ستارگان هستند يا اجسام متراکم يا اجسام گسترده. بواسطه دليلي مي‌توانيم تصور کنيم تابش گاما از رويدادهاي شديدي که با تغييرات زياد همراه هستند، مانند ابرنواخترها ، پديد مي‌آيد.
اشعه گاما در ابرنواختران
مطالعه‌اي که بر روي بقاياي 88 ابرنواختر انجام گرديد، فقط وجود دو چشمه اشعه گاما را مشخص نموده است. در عين حال چشمه‌هاي برون کهکشان اشعه گامايي ثبت شده‌اند. آنها به کهکشانهاي فعال و اخترنماهايي که قدرت انفجارشان دهها ميليون براي انفجارهاي ابرنواختر است مربوط مي‌شوند. کاملا امکان دارد علم اخترشناسي در آستانه کشف يک جسم فضايي که متعلق به گروه کاملا جديدي است، قرار داشته باشد.
تصور مي‌شود که انفجارهاي ابرنو اختر يکي از مراحل پايان زندگي ستاره است. در عين حال مراحل اوليه تکامل ستاره‌اي نيز با رويدادهاي شديد همراه مي‌باشند. احتمالا مي‌توان تصور نمود که تابش گاما و وقايع شديدي که موجب پديد آمدن آن مي‌شوند، به تولد ستارگان مربوط هستند، نه به مرگ آنها.
تپ اخترها
ستارگان نوتروني با تپ اخترها از چشمه‌هاي تابش پرتو گاما هستند. پرقدرت‌ترين تپ اختر که بوسيله دوربين‌هاي نجومي‌ نوري قابل ثبت نمي‌باشد، در صورت فلکي بادبان (شراع) قرار دارد. تپ اختر ديگري به سحابي خرچنگ مربوط مي‌شود. تاکنون مستقيما دلايلي به دست نيامده که وجود هسته‌هاي پرانرژي را با تپ اخترها ارتباط دهد و بنابراين حاکي از اين مطلب باشد که تپ اخترها ، منابع اوليه پرتوي کيهاني هستند.
به احتمال زياد تابش گاما به وسيله الکترونهاي سريع که منشا ثانويه دارند (الکترون ثانويه) يعني الکترونهايي که در نتيجه برخورد بين هسته‌هاي موجود در پرتوي کيهاني و هسته‌هاي موجود در گاز ميان ستاره‌اي پديد مي‌آيند، ايجاد مي‌گردد.
ثبت تابش گاما
در چند سال اخير پيش دستگاههاي نصب شده در ماهواره‌هاي مصنوعي زمين و بالونهاي مطالعاتي که تا ارتفاع زيادي بالا مي‌روند، ايجاد تابش گاماي پرقدرت کيهاني را در اثر انفجار ثبت نمودند. انرژي آزاد شده در اين انفجارها حدود يک ميليون برابر بزرگتر از انرژي تابش مرئي خورشيد بود. ماهيت فيزيکي اين پديده‌ها هنوز مشخص نيست، ولي دليلي وجود دارد تا تصور کنيم که آنها احتمالا با رويدادهايي که در منظومه ستارگان دوتايي (که حاوي ستارگان نوتروني مي‌باشند) رخ مي‌دهد، ارتباط دارند. يکي از احتمالات اين است که ظهور ناگهاني پرتو گاما در نتيجه خارج شدن ماده از يکي از ستارگان منظومه دوتايي و فروريختن آن بر روي همراه نوتروني اين ستاره مي‌باشد.
کاربرد اشعه گاما
انتظار مي‌رود که مطالعه پرتو گاماي کيهاني پاسخگوي سوالاتي باشد که براي ما از نظر ادراک ساختمان اجسام فضايي و ادراک رويدادهايي که در جهان اتفاق مي‌افتند، اهميت زيادي دارند. اين واقعيت که کوانتاهاي گاما در مسيرهاي مستقيمي ‌انتشار مي‌يابند، نه تنها کشف منابع اشعه گاما را که در دوردست قرار دارند، بلکه تعيين مسير آنها را آسان‌تر مي‌نمايد. از سوي ديگر تابش گاما که در نتيجه فعاليت ذرات سريع و غير حرارتي ايجاد مي‌گردد، اطلاعاتي را در مورد پديده‌هايي که مربوط به تجمع زياد اين ذرات مي‌شود، با خود حمل مي‌نمايد.