بقلم ويل دنهام
واشنطن (رويترز) – ظل البشر على مدى آلاف السنين يحدقون برهبة في سيل النجوم الواسع – الساطعة والخافتة – اللامعة في سماء الليل على الأرض التي تشكل مجرة درب التبانة. ومع ذلك ، تتم الآن ملاحظة مجرتنا الرئيسية لأول مرة بطريقة جديدة تمامًا.
قال علماء يوم الخميس إنهم أنتجوا صورة لمجرة درب التبانة لا تعتمد على الإشعاع الكهرومغناطيسي – الضوء – ولكن على جزيئات شبحية دون الذرية تسمى نيوترينوات. اكتشفوا نيوترينوات عالية الطاقة في الجليد البكر عميقًا تحت سطح القارة القطبية الجنوبية ، ثم تتبعوا مصدرها إلى مواقع في مجرة درب التبانة – وهي المرة الأولى التي شوهدت فيها هذه الجسيمات ناشئة من مجرتنا.
يختلف هذا الرأي بشكل أساسي عما يمكننا رؤيته بأعيننا أو بأجهزة تقيس المصادر الكهرومغناطيسية الأخرى مثل موجات الراديو والميكروويف والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما. إنها ليست النجوم والكواكب والأشياء الأخرى التي يمكن ملاحظتها بفضل ضوءها ، بل المصادر الغامضة للنيوترينوات الناشئة في المجرة ، وربما بقايا موت النجوم المتفجرة التي تسمى المستعرات الأعظمية.
تم اكتشاف النيوترينوات على مدى عقد من الزمان في مرصد IceCube Neutrino في محطة أبحاث علمية أمريكية في القطب الجنوبي ، باستخدام أكثر من 5000 جهاز استشعار تغطي مساحة بحجم جبل صغير.
قال عالم الفيزياء بجامعة جورجيا إجناسيو تابوادا Ignacio Taboada ، المتحدث باسم أبحاث IceCube: “هذه الملاحظة رائدة. لقد أثبتت المجرة كمصدر للنيوترينو. كل عمل مستقبلي سيشير إلى هذه الملاحظة”.
“عندما اكتشفنا النيوترينوات ذات الأصل الكوني في عام 2013 ، كان مفاجئًا إلى حد ما بالنسبة لنا أننا لم نعثر على تدفق نشأ في المصادر القريبة من مجرتنا. كان من المفترض أن تهيمن المصادر المجرية على السماء ، كما هو الحال في قال فرانسيس هالزن ، الفيزيائي بجامعة ويسكونسن والعالم الرئيسي في IceCube ، إن جميع الأطوال الموجية للضوء استغرقنا عقدًا من الزمن لاكتشاف مجرتنا.
النيوترينوات محايدة كهربائيا ، ولا يزعجها حتى أقوى مجال مغناطيسي ، ونادرا ما تتفاعل مع المادة ، وتكتسب لقب “جسيم شبح”. عندما تنتقل النيوترينوات عبر الفضاء ، فإنها تمر دون عوائق من خلال المادة – النجوم والكواكب والأشخاص.
قال تابوادا: “مثلما يمر الضوء دون أن يتوقف من خلال الزجاج ، يمكن للنيوترينوات أن تمر عبر كل شيء ، بما في ذلك كوكب الأرض بأكمله”.
“النيوترينو هو جسيم أولي ، مما يعني أنه لا يتألف من أي شيء أصغر. إنها ليست اللبنات الأساسية للأشياء ، مثل الإلكترونات والكواركات ، ولكنها تتشكل في العمليات النووية. كما أنها تتشكل عند البروتونات ( قالت عالمة الفيزياء ناوكو كوراهاشي نيلسون من جامعة دريكسيل في فيلادلفيا ، عضو فريق البحث الذي قام بتفصيل النتائج في مجلة العلوم ، إن الجسيمات دون الذرية) والنواة (الذرية) تتفاعل عند طاقات عالية جدًا.
العديد من جوانب الكون غير قابلة للفك باستخدام الضوء وحده. تتيح القدرة على استخدام جزيئات مثل النيوترينوات في علم الفلك فحصًا أكثر قوة ، تمامًا مثل تأكيد التموجات في نسيج الزمكان الذي يُطلق عليه موجات الجاذبية ، والذي تم الإعلان عنه في عام 2016 ، مما فتح حدودًا جديدة أخرى. يُطلق على هذا المجال اسم “الفيزياء الفلكية متعددة الرسائل”.
تُنتَج النيوترينوات من نفس مصادر الأشعة الكونية ، وهي الجسيمات الأعلى طاقة التي لوحظت على الإطلاق ، ولكنها تختلف في جوانب رئيسية. الأشعة الكونية ، كجسيمات مشحونة كهربائيًا ، لا يمكن تتبعها مباشرة إلى مصدرها لأن الحقول المغناطيسية القوية في الفضاء تغير مسارها. يشير الاتجاه الذي تصل منه النيوترينوات مباشرة إلى مصدرها الأصلي.
استخدم الباحثون التعلم الآلي للمساعدة في تمييز النيوترينوات التي نشأت في مجرتنا عن تلك التي نشأت في أماكن أخرى. أصدروا توضيحًا لنتائجهم مع نيوترينوات من مجرة درب التبانة ممثلة بالضوء ، مع تركيز ثقيل في قلب المجرة.
كيف نشأت النيوترينوات هو موضوع نقاش. كانت الملاحظات متسقة مع فكرة الانبعاث المنتشر للنيوترينوات في مجرة درب التبانة ، لكن هذه الجسيمات يمكن أن تنشأ من مصادر محددة غير معروفة حتى الآن.
وقال هالزن “هذا هو السؤال الرئيسي الآن. النيوترينوات تنشأ فقط في المصادر التي تنتج الأشعة الكونية. إنها مقتففة لمصادر الأشعة الكونية. السؤال الرئيسي هو من أين تنشأ هذه الأشعة الكونية”.
وأضاف تابوادا أن “المصدر الأكثر احتمالا للنيوترينوات والأشعة الكونية في مجرتنا هو بقايا انفجارات سوبر نوفا سابقة. لكن هذا لم يثبت حتى الآن”.
(من إعداد ويل دنهام ، تحرير روزالبا أوبراين)