اخيراً,تتبع نيوترينو طاقته عاليه للوصول الي مكان ولادته في الكون

تم معرفة المصدر الكوني النيوترينو اخيراً   ، وهي مجرة مشتعلة على بعد 4 بلايين سنة ضوئية ، ولأول مرة حُلَّتْ المعضله الكونيه.
لطالما حير العلماء على مصادر جسيمات الطاقة العالية من الفضاء ، التي تضرب الأرض في طاقات يمكن أن تفوق أكثر مسرعات الجسيمات تقدما في العالم. الآن ، حدد الفيزيائيون مصدر جسيمات خفيفة الوزن تسمى "نيوترينو". وقال العلماء في 12 تموز / يوليو في مجلة ساينس العلمية إن النيوترينو المسافر بين المجرات جاء من نوع من المجرة الساطعة التي يطلق عليها اسم "blazar" في اتجاه كوكبة "أوريون".

"هذه أخبار مثيرة للغاية" ، تقول عالمة الفيزياء الفلكية أنجيلا أولينتو من جامعة شيكاغو ، التي لم تشارك في النتيجة الجديدة. "إنها علامة على بداية ما نسميه علم الفلك نيوترينو" ، والذي يستخدم الجزيئات عديمة الكتلة للكشف عن أسرار الغرائب الكونية . في حين قد تكون هناك مصادر كونية إضافية للنيوترينوات عالية الطاقة ، فإن الكشف يشير إلى أن بعضها يأتي على الأقل من مجرة blazars.

وتشير النتيجة أيضًا إلى أن ما إذا كانت التوهجات التي شوهدت تنبعث منها جسيمات أخرى تُعرف بالأشعة الكونية ، والتي يتم إنتاجها بالترادف مع النيوترينوات. يقول علماء الفيزياء الفلكية فرانسيس هالزن من جامعة ويسكونسن ماديسون ، أحد قادة آيك-كيوب ، والناتارينيك في أنتاركتيكا ، إن أصول الأشعة الكونية عالية الطاقة غير مفهومة إلى حد بعيد ، وحتى الآن "لم يتمكن أحد من تحديد مصدر ينتجها". 

وبفضل هذا الاكتشاف ، "سوف نفهم بشكل أفضل طبيعة المسرعات الكونية الهائلة في الكون" ، قالت فرانس كوردوفا في مؤتمر صحفي في 12 تموز / يوليو في الإسكندرية ، فرجينيا لا يمكن للعلماء إنتاج مثل هذه الجزيئات عالية الطاقة على الأرض ، "لذلك لدينا قال كوردوفا ، مدير المؤسسة الوطنية للعلوم ، التي مولت IceCube: "أن ننتقل إلى السماء لتعميق فهمنا لعمليات الطاقة الأعلى".

يستخدم IceCube ، الذي تم بناؤه داخل كيلومتر مكعب من الغطاء الجليدي ، الآلاف من أجهزة الاستشعار المدمجة لقياس الضوء الناتج عندما تهتز النيوترينوهات في الجليد. في 22 سبتمبر 2017 ، اكتشف آيس كيوب نيوترينو بقدرة ما يقرب من 300 تريليون إلكترون فولت. (للمقارنة ، تصل البروتونات في مصادم هادرون الكبير في جنيف إلى طاقة تبلغ 6.5 تريليون إلكترون فولت).

عن طريق تتبع مسار النيوترينو إلى الخلف ، قام العلماء بالتصغير على منطقة السماء في اتجاه كوكبة أوريون. قفز الفلكيون إلى العمل ، وقطعت المقاريب في جميع أنحاء العالم المكان للضوء الذي قد يكشف مصدر الجسيم. تم الكشف عن توهج أشعة غاما ، وهو نوع من الضوء عالي الطاقة ، بواسطة تليسكوب فيرمي غاما راي   TXS 0506 + 056 ، وهي مجرة متألقة مدعومة بثقب أسود هائل يطلق نفاثة من الجسيمات النشيطة في اتجاه الأرض. لاحظت مجموعة متنوعة من المقاريب توهج في أنواع أخرى من الضوء ، بما في ذلك الأشعة السينية والموجات اللاسلكية.

في أعقاب الكشف عن موجات الجاذبية والضوء من النجوم النيوترونية المتصادمة (SN: 11/11/17، p. 6) التي لوحظت في أغسطس 2017 ، فكرت باحثة فيرمي ريجينا كابوتو: "هذا جنون ، السماء تندلع ، تقول. "لم أستطع تصديق ذلك. يقول كابوتو ، من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت ، ماريلاند: "إن الكون يكشف عن نفسه بطرق لم نتخيلها من قبل".

إن اكتشاف النيوتريونات عالية الطاقة ذات اتجاه وارد محدد بشكل جيد أمر نادر الحدوث - أرسل IceCube علماء الفلك 10 تقارير فقط عن مثل هذه الاكتشافات في العام ونصف العام قبل العثور على هذا النيوترينو. كانت هذه هي المرة الأولى التي يحالف فيها الباحثون بالكشف عن مصدر الجسيمات.

ويقول الفيزيائي Scholberg من جامعة ديوك ، الذي لم يشارك في هذا البحث."هذا هو حقا ما بنيت IceCube له ، في محاولة لرؤية النيوترينو عالية الطاقة من هذه المصادر الغريبة" .

في السابق ، حدد العلماء أماكن ولادة النيوترينوات لطاقات أقل بكثير: مثل النجم المدمر (SN: 2/18/17 ، ص 24) والشمس. لكن النيوترينوات عالية الطاقة كانت أكثر مراوغة. في حين كانت هناك تلميحات سابقة من النيوترينات عالية الطاقة المرتبطة بتفجرات ما إذا كانت التوهجات التي شوهدت (SN Online: 4/7/16) ، فإن الكشف الجديد يجعل أول اتصال متين بين ما إذا كانت التوهجات التي شوهدت والنيوترينوات عالية الطاقة.

بعد الكشف عن مصدر النيوترينو ، عاد باحثوا IceCube إلى بياناتهم وبحثوا عن نيوترينوهات إضافية يمكن أن تأتي من البراقة. يقول ناوكو كوراهاشي نيلسون ، الباحث في جامعة دريكسل في فيلادلفيا: "كان هناك شيء مثير للاهتمام هناك". وخلال السبعة أشهر التي بدأت في سبتمبر 2014 ، رأى الباحثون في صحيفة ثانية نُشرت في 13 يوليو أن IceCube شهد توهجا نيوترينيا ، وفائضًا من النيوترينوات عالية الطاقة من تلك المنطقة المجاورة.

لا تزال المفاهيم الفارغة غير واضحة ، بما في ذلك أنواع الجسيمات التي تنفجر. ونظراً لأن النيوترينوات عالية الطاقة لا يمكن إنتاجها إلا بالبروتونات ، فإن الكشف يكشف عن أن ما إذا كانت التوهجات التي شوهدت هي أيضاً مصدر للأشعة الكونية ، التي تتكون من بروتونات ونواة ذرية.

تم اكتشاف أشعة كونية على الأرض في طاقات فائقة ، وكان من الغموض ما الذي يمكنه أن يغير سرعة الجسيمات إلى تلك السرعات المتطرفه. يقول عالم الفيزياء الفلكية فلويد ستيكر من وكالة ناسا جودارد: "قد يكون هذا دليلاً على أصلهم". لكن لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت التوهجات التي شوهدت تستطيع تسريع البروتونات إلى أعلى الطاقات التي تمت ملاحظتها".

من المعروف أن الأشعة الكونية الأعلى طاقة تأتي من خارج درب التبانة (SN: 10/14/17 ، ص 7). ولكن بشكل عام ، لا تترك الأشعة الكونية سوى القليل من الدلائل على أماكن ولادتها: فمع انتقالها عبر الفضاء ، تصبح مساراتها متعرجة بواسطة الحقول المغناطيسية ، وبالتالي لا تشير بشكل موثوق إلى مصادرها.

أما النيوترينوهات ، من ناحية أخرى ، فهي محايدة كهربائياً ، مما يعني أنها لا تتأثر بالمجالات المغناطيسية ، تسافر في خط مستقيم من أصولها إلى الأرض. وبما أن الأشعة الكونية النيوترونية عالية الطاقة تنتج معاً ، يمكن للجزيئات أن تساعد العلماء على فهم الأشعة الكونية أيضاً ، كما تقول Olinto. "ما أعطتنا النيوترينوات هو طريق من خلال الضباب."


اعداد وترجمة / فادي طارق

المصدر