قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
اكتشف علماء الفضاء، الذين يسعون إلى فهم الأصول الغامضة للأشعة الكونية القوية، جسيمًا نادرًا للغاية وعالي الطاقة يعتقدون أنه انتقل إلى الأرض من خارج مجرة درب التبانة.
إن طاقة هذا الجسيم دون الذري، غير المرئي للعين المجردة، تعادل إسقاط حجر على إصبع قدمك من ارتفاع الخصر، وفقا لمؤلفي البحث الجديد الذي نشر يوم الخميس في مجلة ساينس. ووجدت الدراسة أنه ينافس الأشعة الكونية الأكثر نشاطا التي تم رصدها على الإطلاق، وهو جسيم “يا إلهي” الذي تم اكتشافه في عام 1991.
الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة تنتقل عبر الفضاء وتهطل على الأرض باستمرار. يمكن أن تنبعث الأشعة الكونية منخفضة الطاقة من الشمس، لكن الأشعة الكونية عالية الطاقة للغاية تعتبر استثنائية. يُعتقد أنهم يسافرون إلى الأرض من مجرات أخرى ومصادر خارج المجرة.
وقال جون ماثيوز، المؤلف المشارك في الدراسة، وهو أستاذ باحث في جامعة يوتا: “إذا مددت يدك، يمر شعاع كوني واحد عبر راحة يدك كل ثانية، لكن هذه أشياء منخفضة الطاقة حقًا”.
“عندما تحصل على هذه الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية حقًا، فإن الأمر يشبه إلى حد كبير واحدًا لكل كيلومتر مربع في القرن. لن يمر من بين يديك أبدًا.”
وعلى الرغم من سنوات من البحث، فإن الأصول الدقيقة لهذه الجسيمات عالية الطاقة لا تزال غير واضحة. يُعتقد أنها مرتبطة بالظواهر الأكثر نشاطًا في الكون، مثل تلك التي تنطوي على الثقوب السوداء وانفجارات أشعة جاما والنوى المجرية النشطة، ولكن يبدو أن أكبر الظواهر المكتشفة حتى الآن تنشأ من الفراغات أو الفضاء الفارغ – حيث لا توجد قوى سماوية عنيفة. وقعت الأحداث.
تتبع الأشعة الكونية عالية الطاقة
تم رصد الجسيم المكتشف مؤخرًا، والذي يطلق عليه اسم جسيم أماتيراسو تيمنًا بإلهة الشمس في الأساطير اليابانية، بواسطة مرصد للأشعة الكونية في الصحراء الغربية بولاية يوتا يُعرف باسم مصفوفة التلسكوب.
تتكون مصفوفة التلسكوب، التي بدأت العمل في عام 2008، من 507 أجهزة كشف سطحية بحجم طاولة تنس الطاولة تغطي مساحة 700 كيلومتر مربع (270 ميلًا مربعًا).
وقد رصدت أكثر من 30 شعاعًا كونيًا عالي الطاقة ولكن ليس أكبر من جسيم أماتيراسو، الذي ضرب الغلاف الجوي فوق ولاية يوتا في 27 مايو 2021، مما أدى إلى سقوط جزيئات ثانوية على الأرض حيث التقطتها أجهزة الكشف، وفقًا لـ الدراسة.
وقال ماثيوز: “يمكنك أن تنظر إلى عدد الجسيمات التي تضرب كل كاشف، وهذا يخبرك ما هي طاقة الأشعة الكونية الأولية”.
أثار هذا الحدث 23 كاشفًا سطحيًا، بطاقة محسوبة تبلغ حوالي 244 إكسا إلكترون فولت. إن جسيم “يا إلهي” الذي تم اكتشافه منذ أكثر من 30 عامًا كان 320 إكسا إلكترون فولت.
كمرجع، 1 إكسا إلكترون فولت يساوي 1 مليار جيجا إلكترون فولت، و1 جيجا إلكترون فولت يساوي 1 مليار إلكترون فولت. وهذا من شأنه أن يجعل جسيم الأماتيراسو 244.000.000.000.000.000.000 إلكترون فولت. وبالمقارنة، تبلغ الطاقة النموذجية للإلكترون في الشفق القطبي 40 ألف إلكترون فولت، وفقًا لوكالة ناسا.
وأوضح جلينيس فارار، أستاذ الفيزياء في جامعة نيويورك، أن الأشعة الكونية فائقة الطاقة تحمل طاقة أكبر بعشرات الملايين من المرات من أي مسرع جسيمات من صنع الإنسان مثل مصادم الهادرونات الكبير، أقوى مسرع تم بناؤه على الإطلاق.
“المطلوب هو منطقة ذات مجالات مغناطيسية عالية جدًا – مثل مصادم الهادرونات الكبير الحجم، ولكنها طبيعية. وقال فارار، الذي لم يشارك في الدراسة: “الظروف المطلوبة استثنائية حقًا، لذا فإن المصادر نادرة جدًا جدًا، وتتبدد الجزيئات في الكون الفسيح، وبالتالي فإن فرص اصطدامها بالأرض ضئيلة”. بريد إلكتروني.
ويحمي الغلاف الجوي البشر إلى حد كبير من أي تأثيرات ضارة للجسيمات، على الرغم من أن الأشعة الكونية تسبب أحيانًا خللاً في أجهزة الكمبيوتر. وتشكل الجسيمات، والإشعاع الفضائي على نطاق أوسع، خطرًا أكبر على رواد الفضاء، مع احتمال التسبب في أضرار هيكلية للحمض النووي وتغيير العديد من العمليات الخلوية، وفقًا لوكالة ناسا.
مصدر غامض
مصدر هذه الجسيمات فائقة الطاقة يحير العلماء.
وقال ماثيوز، المتحدث الرسمي باسم مؤسسة Telescope Array Collaboration، إن أكبر شعاعين كونيين مسجلين ظهرا “عشوائيين نوعًا ما” – عندما يتم تتبع مساراتهما، يبدو أنه لا يوجد شيء عالي الطاقة بما يكفي لإنتاج مثل هذه الجسيمات. ويبدو أن جسيم أماتيراسو، على وجه التحديد، نشأ مما يعرف بالفراغ المحلي، وهي منطقة فارغة من الفضاء تحد مجرة درب التبانة.
“إذا نظرت إلى الحدثين الأعلى طاقة – الحدث الذي وجدناه للتو، جسيم “يا إلهي” – فلا يبدو أنهما يشيران إلى أي شيء. يجب أن يكون شيئًا قريبًا نسبيًا. وقال ماثيوز: “لا يستطيع علماء الفلك الذين يستخدمون التلسكوبات المرئية رؤية أي شيء كبير وعنيف حقًا”.
“إنها تأتي من منطقة تبدو وكأنها مساحة فارغة محلية. إنه فراغ. إذن ما الذي يحدث بحق الجحيم؟
قد يوفر التوسع في مصفوفة التلسكوب بعض الإجابات. بمجرد الانتهاء من ذلك، سيسمح 500 كاشف جديد لمصفوفة التلسكوب بالتقاط زخات الجسيمات الناتجة عن الأشعة الكونية عبر مساحة 2900 كيلومتر مربع (حوالي 1120 ميلًا مربعًا) – وهي منطقة تقارب حجم رود آيلاند، وفقًا لبيان جامعة يوتا.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com