النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهرت في مجلة كوانتا.
من بين 100 تريليون نيوترينو التي تمر عبرك كل ثانية، يأتي معظمها من الشمس أو الغلاف الجوي للأرض. لكن مجموعة صغيرة من الجسيمات – تلك التي تتحرك بسرعة أكبر بكثير من البقية – انتقلت إلى هنا من مصادر قوية أبعد. لعقود من الزمن، سعى علماء الفيزياء الفلكية إلى تحديد أصل هذه النيوترينوات “الكونية”. الآن، قام مرصد IceCube Neutrino أخيرًا بجمع ما يكفي منها للكشف عن أنماط منبهة من أين أتت.
في ورقة نشرت في يونيو في علومكشف الفريق عن أول خريطة لمجرة درب التبانة في النيوترينوات. (عادة ما يتم رسم خريطة مجرتنا بالفوتونات، وجزيئات الضوء.) تُظهر الخريطة الجديدة ضبابًا منتشرًا من النيوترينوات الكونية المنبعثة من جميع أنحاء مجرة درب التبانة، ولكن من الغريب أنه لا توجد مصادر فردية تبرز. قال فرانسيس هالزن، الذي يقود IceCube: “إنه لغز”.
وتأتي النتائج في أعقاب دراسة أجرتها شركة IceCube في الخريف الماضي أيضًا علومكان أول من ربط النيوترينوات الكونية بمصدر فردي. وأظهرت أن جزءًا كبيرًا من النيوترينوات الكونية التي اكتشفها المرصد حتى الآن جاءت من قلب مجرة ”نشطة” تسمى NGC 1068. وفي قلب المجرة المتوهج، تتدفق المادة إلى ثقب أسود مركزي فائق الكتلة، مما يؤدي بطريقة ما إلى تكوين نيوترينوات كونية. فى المعالجة.
قالت كيت شولبيرج، عالمة فيزياء النيوترينو بجامعة ديوك والتي لم تشارك في البحث: “إنه أمر ممتع حقًا”. “لقد حددوا بالفعل مجرة. وهذا هو الشيء الذي يحاول مجتمع علم فلك النيوترينو بأكمله القيام به إلى الأبد.
إن تحديد مصادر النيوترينو الكوني يفتح إمكانية استخدام الجسيمات كمسبار جديد للفيزياء الأساسية. وقد أظهر الباحثون أنه يمكن استخدام النيوترينوات لفتح الشقوق في النموذج القياسي السائد لفيزياء الجسيمات، وحتى اختبار الأوصاف الكمومية للجاذبية.
ومع ذلك، فإن تحديد أصل بعض النيوترينوات الكونية على الأقل ليس سوى خطوة أولى. لا يُعرف سوى القليل عن كيفية توليد هذه الجسيمات من خلال النشاط المحيط ببعض الثقوب السوداء فائقة الكتلة، وتشير الأدلة حتى الآن إلى عمليات أو ظروف متعددة.
الأصل الذي طال انتظاره
على الرغم من وفرتها، فإن النيوترينوات عادة ما تنطلق عبر الأرض دون أن تترك أي أثر؛ وكان لا بد من بناء كاشف ضخم للغاية لاكتشاف ما يكفي منها لإدراك الأنماط في الاتجاهات التي تأتي منها. يتكون IceCube، الذي تم بناؤه منذ 12 عامًا، من سلاسل طولها كيلومتر واحد من أجهزة الكشف التي تم حفرها في أعماق الجليد في القطب الجنوبي. في كل عام، يكتشف آيس كيوب ما يقرب من اثني عشر من النيوترينوات الكونية ذات الطاقة العالية التي تبرز بوضوح في مواجهة ضباب النيوترينوات الجوية والشمسية. يمكن للتحليلات الأكثر تعقيدًا أن تستخرج نيوترينوات كونية مرشحة إضافية من بقية البيانات.
يعرف علماء الفيزياء الفلكية أن مثل هذه النيوترينوات النشطة لا يمكن أن تنشأ إلا عندما تصطدم النوى الذرية سريعة الحركة، والمعروفة باسم الأشعة الكونية، بمواد في مكان ما في الفضاء. وعدد قليل جدًا من الأماكن في الكون لديها مجالات مغناطيسية قوية بما يكفي لدفع الأشعة الكونية إلى طاقات كافية. انفجارات أشعة جاما، ومضات من الضوء فائقة السطوع تحدث عندما تتحول بعض النجوم إلى مستعرات أعظم أو عندما تصطدم النجوم النيوترونية ببعضها البعض، لفترة طويلة كان يُعتقد أنها واحدة من أكثر الخيارات المعقولة. وكان البديل الحقيقي الوحيد هو النوى المجرية النشطة، أو AGNs، وهي المجرات التي تقذف ثقوبها السوداء المركزية فائقة الكتلة الجسيمات والإشعاعات مع سقوط المادة فيها.
