كشفت دراسة جديدة أن علماء الفلك اكتشفوا نيوترينوات عالية الطاقة قادمة من داخل مجرتنا درب التبانة ، مما قد يفتح نافذة جديدة مثيرة للبحث.
نيوترينوات يصعب اكتشافها بشكل غير عادي ، لأنها نادرًا ما تصطدم بالذرات. سيوقف الرصاص الذي تبلغ قيمته سنة ضوئية حوالي نصف النيوترينوات التي تمر عبره (وهو ما يفسر سبب تسمية النيوترينوات “بجزيئات الأشباح”).
يتم إنشاء النيوترينوات من الاضمحلال الإشعاعي ، كما هو الحال في المفاعلات النووية ، أو عندما تصطدم الجسيمات عالية الطاقة بشكل غير عادي بالذرات. تتميز الأنواع الأكثر روعة بطاقات أعلى بملايين إلى بلايين المرات من تلك التي تنتجها تفاعلات الاندماج التي تقويها النجوم.
متعلق ب: يمكن أن تحمل “مصانع النيوترينو” حل لغز الأشعة الكونية
من المعروف أن النيوترينوات عالية الطاقة تنشأ من مجرات خارج درب التبانة. لكن الباحثين لطالما اشتبهوا في أن مجرتنا هي مصدر أيضًا. على سبيل المثال ، متى الأشعة الكونية – النوى الذرية تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا – تضرب الغبار والغاز ، وتولد أشعة جاما والنيوترينوات عالية الطاقة. اكتشف بحث سابق أشعة جاما من طائرة مجرة درب التبانة ، لذلك توقع العلماء وجود نيوترينوات عالية الطاقة من هناك أيضًا.
كانت هناك إشارات إلى مثل هذا الانبعاث ، لكن التأكيد أثبت أنه بعيد المنال حتى الآن. أخذت الدراسة الجديدة نظرة أخرى باستخدام مرصد آيس كيوب نيوترينو في محطة أموندسن سكوت ساوث بول. IceCube مضمن في غيغا طن (1 مليار طن) من الجليد ، مما يجعله أول كاشف نيوترينو غيغا طن تم بناؤه على الإطلاق.
يشمل IceCube 0.24 ميل مكعب (1 كيلومتر مكعب) من جليد أنتاركتيكا يحتوي على أكثر من 5000 جهاز استشعار للضوء. تراقب هذه الأجهزة ومضات الضوء الفريدة التي تنتج عن الحالات النادرة التي تصطدم فيها النيوترينوات بالذرات.
ركز فريق البحث على مستوى مجرة درب التبانة ، المنطقة الكثيفة في درب التبانة المجرة التي تقع على طول خط استواء درب التبانة. لقد درسوا 10 سنوات من بيانات IceCube ، وحللوا 60.000 نيوترينوات – أكثر بـ 30 مرة من عمليات المسح السابقة للنيوترينو في الطائرة المجرية.
كان هذا أكثر صعوبة مما يبدو ، لأن خلفية النيوترينوات التي تنتجها الأشعة الكونية تصطدم بجزيئات في الغلاف الجوي للأرض جهود السحب لتمييز النيوترينوات من أماكن بعيدة.
استخدم الباحثون للتغلب على هذا التحدي الذكاء الاصطناعي تقنية لتحليل بيانات IceCube. ساعد هذا في التخلص من النيوترينوات الموجودة في الغلاف الجوي ، والتي يميل إنتاجها إلى توليد جزيئات أخرى يمكن للمرصد اكتشافها أيضًا.
حدد هذا العمل النيوترينوات عالية الطاقة التي من المحتمل أنها جاءت من الطائرة المجرية لدرب التبانة.
قال المؤلف المشارك للدراسة ميركو هونيفيلد ، عالم فيزياء الجسيمات الفلكية بجامعة TU Dortmund في ألمانيا ، لموقع ProfoundSpace.org: “هذه الملاحظة للنيوترينوات عالية الطاقة تفتح نافذة جديدة تمامًا لدراسة خصائص مجرتنا المضيفة”.
وأضاف هوينفيلد: “أعتقد أنه من المثير رؤية المجال الشاب لعلم فلك النيوترينو يتطور بمثل هذه الوتيرة المتزايدة”. “استغرق الأمر عقودًا لتصور تلسكوب نيوترينو مثل IceCube ، وفي السنوات القليلة الماضية فقط ، رأينا تراكمًا من الملاحظات المثيرة ، بما في ذلك أول دليل على مصادر خارج المجرة. الآن ، بهذه النتائج ، حققنا معلمًا جديدًا في علم فلك النيوترينو “.
قصص ذات الصلة
– التركيز على “جسيم الشبح”: وضع العلماء حدًا أعلى لكتلة النيوترينوات
– تجربة مصادم الهادرون الكبير تتحقق من كتلة النيوترينو الصغيرة
– محاكاة هائلة للكون تسبر غموض النيوترينوات الشبحية
على الرغم من أن النتائج تشير إلى أن النيوترينوات المكتشفة حديثًا تأتي من مجرتنا ، فإن IceCube حاليًا ليست حساسة بدرجة كافية لتحديد مصادرها. قال Hüennefeld أنها قد تظهر بطريقة منتشرة ، أو قد يأتي عدد كبير منها من نقاط محددة في السماء.
قال هينفيلد: “المثير للاهتمام في هذه النتائج هو أنه ، على عكس الفوتونات ، فإن انبعاث النيوترينو المجري يتألق بسبب تدفق النيوترينو خارج المجرة”.
وقال Hüennefeld إن IceCube ستحصل في السنوات القادمة على ترقيات للكاشف “ستزيد من حساسيتها ، مما يسمح لنا بالحصول على صورة أوضح لمجرة درب التبانة في النيوترينوات في المستقبل القريب”. “الإجابة على هذه الأسئلة سيكون لها آثار على فهمنا للأشعة الكونية وأصلها ، وأيضًا بشكل عام على الخصائص المستنتجة لمجرتنا المضيفة.”
شرح العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت الخميس (29 يونيو) في مجلة Science.