गामा-रे खगोल विज्ञान

गामा किरण खगोल विज्ञान में गामा किरणों का खगोलीय अवलोकन है जबकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का सबसे ऊर्जावान रूप  विद्युतीय विभवान्तर से ऊपर फोटॉन ऊर्जा के साथ 100 किलोवाट से नीचे के विकिरण को एक्स-रे के रूप में वर्गीकृत किया गया है और यह एक्स-रे खगोल विज्ञान का विषय है

अधिकांश ज्ञात स्थानों में सौर मंडल विकिरण में गामा किरणें सौर उत्तेजन द्वारा भी उत्पन्न की जा सकती हैं यह माना जाता था कि भावित गामा किरणें सौर मंडल में उत्पन्न नहीं होती हैं चूंकि जीईवी गामा किरणें अतिरिक्त-सौर और विशेष रूप से अतिरिक्त खगोल विज्ञान के अध्ययन में महत्वपूर्ण हैं इसलिए नए अवलोकन कुछ पूर्व प्रारूप और निष्कर्षों को जटिल बना सकते हैं  गामा किरणों का उत्सर्जन करने वाली क्रियाविधि विविध हैं अधिकतर एक्स-रे उत्सर्जित करने वालों के समान हैं लेकिन उच्च ऊर्जा जिसमें अनुमन्य धन आवेश युक्त कण व्युत्क्रम प्रभाव और कुछ जगहों में अंतरिक्ष में रेडियोधर्मी क्षय भी सम्मिलित हैं सुपरनोवा और हाइपरनोवा जैसी चरम घटनाओं और अत्यधिक परिस्थितियों में पदार्थ के व्यवहार को दर्शाता है

प्रारंभिक इतिहास
ब्रह्मांडीय स्रोतों द्वारा उत्सर्जित गामा किरणों का पता लगाने से बहुत पहले वैज्ञानिकों को पता था कि ब्रह्मांड उन्हें उत्पन्न कर रहा होगा 1948 में यूजीन फीनबर्ग और हेनरी प्रिमाकॉफ़  द्वारा कार्य सचियो हयाकावा और आई.बी. 1952 में हचिंसन और विशेष रूप से 1958 में फिलिप मॉरिसन वैज्ञानिकों को यह विश्वास करने के लिए प्रेरित किया था कि ब्रह्मांड में होने वाली कई अलग-अलग प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप गामा-रे उत्सर्जन होगा तथा इन प्रक्रियाओं में इंटरस्टेलर गैस सुपरनोवा विस्फोट और चुंबकीय क्षेत् खगोल विज्ञान तब तक विकसित नहीं हो सका जब तक कि गुब्बारों और अंतरिक्ष यान का उपयोग करके भी या अधिकांश वायुमंडल के ऊपरमें डिटेक्टरों को प्राप्त करना संभव नहीं था। 1961 में एक्सप्लोरर 11 उपग्रह पर पहली गामा-किरण दूरबीन को कक्षा में ले जाया गया, जिसने 100 से कम ब्रह् ंडीय गामा-किरण फोटॉनों को ग्रहण किया। ऐसा प्रतीत होता है कि वे ब्रह्मांड में सभ दिशाओं से आए हैं, जिसका अर्थ है एक समान गामा-किरण पृष्ठभूमि। इंटरस्टेलर गैस के साथ कॉस्मिक किरणों (अंतरिक्ष में बहुत ऊर् वान आवेशित कण) की परस्पर क्रिया से ऐसी पृ ठभूमि की उम्मीद की जा सकती है।

पहला सच्चा खगोलभौतिकीय गामा-किरण स्रोत सौर ज्वालाएं थीं, जिसने मॉरिसन द्वारा अनुमानित 2.223 MeV लाइन का खुलासा किया। यह रेखा एक न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के मिलन के माध्यम से ड्यूटेरियम के निर्माण से उत्पन्न होती है; एक सौर चमक में न्यूट्रॉन भड़कने की प्रक्रिया में त्वरित उच्च-ऊर्जा आयनों की बातचीत से द्वितीयक के रूप में दिखाई देते हैं। ये पहली गामा-किरण रेखा अवलोकन OSO 3, OSO 7, और सौर अधिकतम मिशन, 1980 में लॉन्च किए गए बाद के अंतरिक्ष यान से थे। सौर अवलोकनों ने रेवेन रामाती और अन्य लोगों द्वारा सैद्धांतिक कार्य को प्रेरित किया। हमारी आकाशगंगा से महत्वपूर्ण गामा-रे उत्सर्जन का पहली बार पता 1967 में चला था OSO 3 उपग्रह पर स्थित डिटेक्टर द्वारा। इसने ब्रह्मांडीय गामा किरणों के कारण 621 घटनाओं का पता लगाया। हालांकि, गामा-रे खगोल विज्ञान के क्षेत्र ने लघु खगोल विज्ञान उपग्रह 2|एसएएस-2 (1972) और कॉस-बी (1975-1982) उपग्रहों के साथ बड़ी छलांग लगाई। इन दो उपग्रहों ने उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांड (कभी-कभी 'हिंसक' ब्रह्मांड कहा जाता है) में एक रोमांचक दृश्य प्रदान किया, क्योंकि गामा किरणें उत्पन्न करने वाली घटनाओं के प्रकार उच्च-गति टकराव और समान प्रक्रियाएँ होती हैं)। उन्होंने गामा-रे पृष्ठभूमि के पहले के निष्कर्षों की पुष्टि की, गामा-रे तरंग दैर्ध्य पर आकाश का पहला विस्तृत नक्शा तैयार किया और कई बिंदु स्रोतों का पता लगाया। हालांकि विशिष्ट दृश्य सितारों या तारकीय प्रणालियों के साथ इनमें से अधिकतर बिंदु स्रोतों की पहचान करने के लिए उपकरणों का संकल्प अपर्याप्त था।

गामा-रे खगोल विज्ञान में एक खोज 1960 के दशक के अंत और 1970 के दशक की शुरुआत में सैन्य रक्षा उपग्रहों के एक समूह से हुई। परमाणु बम विस्फोटों से गामा किरणों की चमक का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए वेला (उपग्रह) उपग्रह श्रृंखला पर लगे डिटेक्टरों ने पृथ्वी के आसपास के बजाय गहरे अंतरिक्ष से गामा किरणों के फटने को रिकॉर्ड करना शुरू किया। बाद में डिटेक्टरों ने निर्धारित किया कि ये गामा-किरण फटने को सेकंड से मिनट के अंशों तक देखा जा सकता है, अप्रत्याशित दिशाओं से अचानक प्रकट होता है, झिलमिलाता है, और फिर गामा-किरण आकाश पर संक्षिप्त रूप से हावी होने के बाद लुप्त हो जाता है। 1980 के दशक के मध्य से सोवियत शुक्र  अंतरिक्ष यान और पायनियर वीनस ऑर्बिटर सहित विभिन्न प्रकार के उपग्रहों और अंतरिक्ष जांचों पर लगे उपकरणों के साथ अध्ययन किया गया, इन गूढ़ उच्च-ऊर्जा चमक के स्रोत एक रहस्य बने हुए हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि वे ब्रह्मांड में बहुत दूर से आए हैं, और वर्तमान में सबसे अधिक संभावित सिद्धांत यह प्रतीत होता है कि उनमें से कम से कम कुछ तथाकथित हाइपरनोवा विस्फोटों से आते हैं - न्यूट्रॉन स्टार के बजाय ब्लैक होल बनाने वाले सुपरनोवा।

4 और 7 अगस्त, 1972 और 22 नवंबर, 1977 की सौर ज्वालाओं से परमाणु गामा किरणें देखी गईं। एक सौर भड़कना एक सौर वातावरण में एक विस्फोट है और मूल रूप से सूर्य में देखा गया था। सौर ज्वालाएं सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य, रेडियो तरंगों, उच्च ऊर्जा गामा किरणों से पूर्ण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में भारी मात्रा में विकिरण पैदा करती हैं। भड़कने और गामा किरणों के दौरान सक्रिय उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के सहसंबंध ज्यादातर उच्च ऊर्जा प्रोटॉन और अन्य भारी आयनों के परमाणु संयोजनों के कारण होते हैं। ये गामा किरणें देखी जा सकती हैं और वैज्ञानिकों को जारी की गई ऊर्जा के प्रमुख परिणामों को निर्धारित करने की अनुमति देती हैं, जो अन्य तरंग दैर्ध्य से उत्सर्जन द्वारा प्रदान नहीं की जाती है। नरम गामा पुनरावर्तक का मैग्नेटर#1979 डिस्कवरी डिटेक्शन भी देखें।

डिटेक्टर तकनीक
गामा किरणों का अवलोकन पहली बार 1960 के दशक में संभव हुआ। उनका अवलोकन एक्स-रे या दृश्यमान प्रकाश की तुलना में बहुत अधिक समस्याग्रस्त है, क्योंकि गामा-किरणें तुलनात्मक रूप से दुर्लभ हैं, यहां तक ​​कि एक उज्ज्वल स्रोत को भी पता लगाने से पहले कई मिनट के अवलोकन समय की आवश्यकता होती है, और क्योंकि गामा किरणों पर ध्यान केंद्रित करना मुश्किल होता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत कम रिज़ॉल्यूशन होता है। गामा-रे टेलीस्कोप (2000 के दशक) की सबसे हालिया पीढ़ी में कम ऊर्जा वाले एक्स-रे में देखे गए 0.5 आर्क सेकेंड की तुलना में जीईवी रेंज ( केकड़ा नीहारिका को एक पिक्सेल के रूप में देखते हुए) में 6 चाप मिनट के क्रम का संकल्प है। (1 keV) रेंज चंद्र एक्स-रे वेधशाला (1999) द्वारा, और हाई-एनर्जी फोकसिंग टेलीस्कोप (2005) द्वारा देखी गई उच्च ऊर्जा एक्स-रे (100 keV) रेंज में लगभग 1.5 चाप मिनट।

~30 GeV से अधिक फोटॉन ऊर्जा वाली अत्यधिक ऊर्जावान गामा किरणों का भी भू-आधारित प्रयोगों द्वारा पता लगाया जा सकता है। ऐसी उच्च ऊर्जा पर बेहद कम फोटॉन फ्लक्स के लिए डिटेक्टर प्रभावी क्षेत्रों की आवश्यकता होती है जो वर्तमान अंतरिक्ष-आधारित उपकरणों के लिए अव्यावहारिक रूप से बड़े हैं। इस तरह के उच्च-ऊर्जा फोटॉन वातावरण में द्वितीयक कणों की व्यापक वर्षा का उत्पादन करते हैं जो जमीन पर देखे जा सकते हैं, दोनों सीधे विकिरण काउंटरों द्वारा और वैकल्पिक रूप से चेरेंकोव विकिरण के माध्यम से जो अति-सापेक्षतावादी बौछार कण उत्सर्जित करते हैं। IACT तकनीक वर्तमान में उच्चतम संवेदनशीलता प्राप्त करती है।

क्रैब नेबुला से निकलने वाली टीईवी रेंज में गामा विकिरण पहली बार 1989 में माउंट हॉपकिंस (एरिज़ोना) में फ्रेड लॉरेंस व्हिपल वेधशाला द्वारा खोजा गया था। हॉपकिंस, संयुक्त राज्य अमेरिका में एरिजोना में। उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम|H.E.S.S., VERITAS, MAGIC (दूरबीन), और CANGAROO III जैसे आधुनिक चेरेंकोव टेलीस्कोप प्रयोग कुछ ही मिनटों में क्रैब नेबुला का पता लगा सकते हैं। एक्सट्रैगैलेक्टिक ऑब्जेक्ट से देखे गए सबसे ऊर्जावान फोटॉन (16 TeV तक) ब्लेज़र, Markarian 501 (Mrk 501) से उत्पन्न होते हैं। ये माप हाई-एनर्जी-गामा-रे एस्ट्रोनॉमी (HEGRA) एयर चेरेंकोव रेडिएशन टेलीस्कोप द्वारा किए गए थे।

गामा-किरण खगोल विज्ञान अवलोकन अभी भी गैर-गामा-किरण पृष्ठभूमि द्वारा कम ऊर्जा पर, और उच्च ऊर्जा पर, फोटॉन की संख्या से सीमित हैं जिन्हें पता लगाया जा सकता है। क्षेत्र में प्रगति के लिए बड़े क्षेत्र डिटेक्टर और बेहतर पृष्ठभूमि दमन आवश्यक हैं। 2012 में हुई एक खोज से गामा-रे टेलीस्कोप को फोकस करने की अनुमति मिल सकती है। 700 keV से अधिक फोटॉन ऊर्जा पर, अपवर्तन का सूचकांक फिर से बढ़ने लगता है।

1980 से 1990 के दशक
19 जून, 1988 को बिरिगुई (50° 20' W, 21° 20' S) से 10:15 UTC पर एक बैलून लॉन्च हुआ, जिसमें दो NaI (Tl) डिटेक्टर थे ($600 cm2$ कुल क्षेत्रफल) 6 घंटे के कुल अवलोकन समय के लिए 5.5 एमबी के वायुदाब की ऊंचाई तक। बड़े बड़ा मैगेलैनिक बादलLMC) में सुपरनोवा SN1987A की खोज 23 फरवरी, 1987 को हुई थी, और इसके पूर्वज, सैंडल -69 202, 2-5 की चमक के साथ एक नीला महादानव था अर्ग/से. 847 keV और 1238 keV गामा-किरण रेखाएँ 56सह क्षय का पता चला है।

1977 में अपने HEAO कार्यक्रम कार्यक्रम के दौरान, नासा ने गामा-किरण खगोल विज्ञान के लिए एक महान वेधशाला बनाने की योजना की घोषणा की। कॉम्प्टन गामा रे ऑब्जर्वेटरी (सीजीआरओ) को 1980 के दशक के दौरान डिटेक्टर तकनीक में प्रमुख प्रगति का लाभ उठाने के लिए डिजाइन किया गया था, और 1991 में लॉन्च किया गया था।. सीजीआरओ ने बड़ी मात्रा में डेटा प्रदान किया जिसका उपयोग हमारे ब्रह्मांड में उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं की हमारी समझ को बेहतर बनाने के लिए किया जा रहा है। सीजीआरओ को जून 2000 में कक्षा से बाहर कर दिया गया था, क्योंकि इसके एक स्थिर जीरोस्कोप की विफलता के कारण।

BeppoSAX को 1996 में लॉन्च किया गया था और 2003 में डीऑर्बिट किया गया था। इसने मुख्य रूप से एक्स-रे का अध्ययन किया, लेकिन गामा-रे फटने का भी अवलोकन किया। गामा-रे फटने के लिए पहले गैर-गामा किरण समकक्षों की पहचान करके, इसने उनकी सटीक स्थिति निर्धारण और दूर की आकाशगंगाओं में उनके लुप्त होते अवशेषों के ऑप्टिकल अवलोकन का रास्ता खोल दिया।

उच्च ऊर्जा क्षणिक एक्सप्लोरर 2 (एचईटीई-2) अक्टूबर 2000 में (नाममात्र 2-वर्ष के मिशन पर) लॉन्च किया गया था और मार्च 2007 में अभी भी चालू (लेकिन लुप्त होती) था। एचईटीई-2 मिशन मार्च 2008 में समाप्त हो गया।

2000 और 2010
नासा अंतरिक्ष यान, नील Gehrels स्विफ्ट वेधशाला, 2004 में लॉन्च किया गया था और गामा-रे फट अवलोकन के लिए बैट उपकरण रखता है। BeppoSAX और HETE-2 के बाद, इसने कई एक्स-रे और ऑप्टिकल समकक्षों को फटने के लिए देखा है, जिससे दूरी निर्धारण और विस्तृत ऑप्टिकल फॉलो-अप हुआ है। इसने स्थापित किया है कि अधिकांश विस्फोट दूर की आकाशगंगाओं में बड़े सितारों (सुपरनोवा और हाइपरनोवा) के विस्फोटों में उत्पन्न होते हैं। 2021 तक, स्विफ्ट चालू रहेगी। वर्तमान में (अन्य) मुख्य अंतरिक्ष-आधारित गामा-रे वेधशालाएं हैं अभिन्न  (इंटरनेशनल गामा-रे एस्ट्रोफिजिक्स लेबोरेटरी), फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप, और एजाइल (सैटेलाइट) (एस्ट्रो-रिवेलटोर गामा ए इमागिनी लेगेरो)।
 * इंटीग्रल (17 अक्टूबर, 2002 को लॉन्च किया गया) चेक गणराज्य, पोलैंड, अमेरिका और रूस के अतिरिक्त योगदान के साथ एक ईएसए मिशन है।
 * AGILE (उपग्रह) इतालवी अंतरिक्ष एजेंसी, INAF और INFN सहयोग द्वारा एक अखिल इतालवी छोटा मिशन है। यह 23 अप्रैल, 2007 को श्रीहरिकोटा इसरो बेस से भारतीय ध्रुवीय उपग्रह प्रक्षेपण वाहन | पीएसएलवी-सी 8 रॉकेट द्वारा सफलतापूर्वक लॉन्च किया गया था।
 * फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप नासा द्वारा 11 जून, 2008 को लॉन्च किया गया था। इसमें गामा-रे बर्स्ट का अध्ययन करने के लिए लाट, लार्ज एरिया टेलीस्कोप और जीबीएम, गामा-रे बर्स्ट मॉनिटर शामिल हैं।

नवंबर 2010 में, फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करते हुए, आकाशगंगा  के केंद्र में लगभग 25,000 प्रकाश-वर्ष फैले दो विशाल गामा-रे बुलबुले पाए गए। उच्च-ऊर्जा खगोल विज्ञान के इन बुलबुले | उच्च-ऊर्जा विकिरण को बड़े पैमाने पर ब्लैक होल या लाखों साल पहले स्टार संरचनाओं के फटने के सबूत के रूप में प्रस्फुटित होने का संदेह है। वैज्ञानिकों द्वारा आकाश में व्याप्त पृष्ठभूमि गामा-किरणों के कोहरे को छानने के बाद उनकी खोज की गई। इस खोज ने पिछले सुरागों की पुष्टि की कि मिल्की वे के केंद्र में एक बड़ी अज्ञात संरचना थी। 2011 में फर्मी टीम ने उपग्रह के लार्ज एरिया टेलीस्कोप (एलएटी) द्वारा खोजे गए गामा-रे स्रोतों की अपनी दूसरी सूची जारी की, जिसने प्रकाश के उच्चतम-ऊर्जा रूप से चमकने वाली 1,873 वस्तुओं की एक सूची तैयार की। 57% स्रोत ब्लेज़र हैं। आधे से अधिक स्रोत सक्रिय गांगेय नाभिक हैं, उनके केंद्रीय ब्लैक होल ने गामा-किरण उत्सर्जन का पता लगाया है जो LAT द्वारा पता लगाया गया है। अन्य तरंग दैर्ध्य में एक तिहाई स्रोतों का पता नहीं चला है।

भू-आधारित गामा-किरण वेधशालाओं में उच्च उन्नतांश जल चेरेंकोव प्रयोग, मैजिक (दूरबीन), उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक प्रणाली और वेरिटास शामिल हैं। भू-आधारित वेधशालाएं अंतरिक्ष-आधारित वेधशालाओं की तुलना में उच्च ऊर्जा श्रेणी की जांच करती हैं, क्योंकि उनके प्रभावी क्षेत्र एक उपग्रह से बड़े परिमाण के कई आदेश हो सकते हैं।

हाल के अवलोकन
अप्रैल 2018 में, अंतरिक्ष में उच्च-ऊर्जा गामा-किरण स्रोतों का अभी तक का सबसे बड़ा कैटलॉग प्रकाशित किया गया था। 2020 में गामा-रे तीव्रता इंटरफेरोमेट्री  का उपयोग करके कुछ तारकीय व्यासों को मापा गया था।

गामा-किरण विस्फोट GRB221009A 2022
चिली में स्थित जेमिनी साउथ टेलीस्कोप का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने 14 अक्टूबर 2022 को GRB221009A के रूप में पहचाने जाने वाले गामा-रे बर्स्ट से फ्लैश देखा। गामा-रे बर्स्ट ब्रह्मांड में होने वाली प्रकाश की सबसे ऊर्जावान चमक हैं। नासा के वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया कि विस्फोट पृथ्वी से 2.4 अरब प्रकाश वर्ष की दूरी पर हुआ था। गामा-किरण विस्फोट उस समय हुआ जब कुछ विशाल सितारे अपने जीवन के अंत में ब्लैक होल में ढहने से पहले, सगिट्टा नक्षत्र की दिशा में विस्फोट कर गए। यह अनुमान लगाया गया है कि फटने से 18 टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा निकली। ऐसा लग रहा था कि GRB221009A एक लंबा गामा-किरण विस्फोट था, जो संभवत: सुपरनोवा विस्फोट से शुरू हुआ था।

यह भी देखें

 * कॉस्मिक-रे वेधशाला
 * गांगेय केंद्र GeV अतिरिक्त
 * गामा-रे बर्स्ट निर्देशांक नेटवर्क
 * गामा-रे बर्स्ट रिसर्च का इतिहास
 * स्टीवन बोग्स, अमेरिकी खगोल वैज्ञानिक, गामा-रे टेलीस्कोप विकसित और उड़ाते हैं
 * अल्ट्रा-हाई-एनर्जी कॉस्मिक किरण

बाहरी संबंध

 * A History of Gamma-Ray Astronomy Including Related Discoveries
 * The High-Altitude Water Cherenkov Observatory
 * The HEGRA Atmospheric Cherenkov Telescope System
 * The HESS Ground Based Gamma-Ray Experiment
 * The MAGIC Telescope Project
 * The VERITAS Ground Based Gamma-Ray Experiment
 * The space-borne INTEGRAL observatory
 * NASA's Swift gamma-ray burst mission
 * NASA HETE-2 satellite
 * TeVCat, a TeV gamma-ray sources catalog.
 * GammaLib, a versatile toolbox for high-level analysis of astronomical gamma-ray data.
 * TACTIC, 1-10TeV gamma-ray astronomy in India.