تنفجر جسيمات النيوترينو الشبحية من مجرة قريبة ، والعلماء ليسوا متأكدين من السبب
اكتشف العلماء أن مجرة حلزونية قريبة تضخ نيوترينوات شبحية – وهي جزيئات غامضة بالكاد تتفاعل مع المادة من حولها.
تأتي الجسيمات المراوغة من نقطة ساخنة لإنتاج النيوترينو في قلب المجرة الحلزونية ميسييه 77 ، التي يرتكز عليها ثقب أسود. المنطقة غنية بالغازات الكثيفة والمجالات الكهرومغناطيسية ، قائد الدراسة فرانسيس هالزين، أستاذ الفيزياء في جامعة ويسكونسن ماديسون ، قال لـ Live Science. وقال إن هذا يجعلها “ديزني لاند لإنتاج النيوترينوات”.
قال هالزن إن الأبحاث تشير بشكل متزايد إلى نوى مجرية نشطة مماثلة للأماكن التي تولد فيها النيوترينوات.
وقال عن البحث الجديد الذي نُشر في 4 نوفمبر في المجلة: “هذا ما يجعل الصحيفة مثيرة” علوم. “ليس فقط للعثور على مصدر آخر ، ولكنه يبدأ في الإشارة إلى ما يمكن أن يكون معجل الأشعة الكونية ومصادر النيوترينوات.”
مطاردة النيوترينو
نيوترينوات هي جسيمات دون ذرية بدون شحنة و تقريبا لا كتلة. تتفاعل مع قوتين فقط ، الجاذبية والقوة الضعيفة ، المسؤولة عن بعض أنواع الاضمحلال الإشعاعي. إنها تسافر بسرعة الضوء تقريبًا وهي متوفرة بكثرة – تقريبًا 100 مليار تمر عبر كل سنتيمتر مربع من جسمك كل ثانية . ومع ذلك ، من الصعب للغاية اكتشافها لأنها تتفاعل بشكل ضعيف مع المادة.
يمكن إنشاء النيوترينوات في أي مكان في الكون – من العناصر المتحللة داخل الأرض إلى انفجارات المستعرات الأعظمية العملاقة على الجانب الآخر من الكون. على مدى عقود ، عمل العلماء على فهم القوى التي لا تعد ولا تحصى التي تخلق الجسيمات الغامضة.
لاكتشاف النيوترينوات ، وخاصة النيوترينوات عالية الطاقة المنتجة في الأشعة الكونية من مصادر مجرية ، كان على الباحثين أن يكونوا مبدعين للغاية. حلهم هو مرصد IceCube Neutrino ، وهو عبارة عن مجموعة من أكثر من 5000 جهاز استشعار مجمدة في 0.2 ميل مكعب (1 كيلومتر مكعب) من جليد القطب الجنوبي. عندما يصطدم نيوترينو ببروتون أو نيوترون في نواة ذرة ، فإنه يخلق جسيمات جديدة تطلق دفعات زرقاء من الضوء تُعرف بإشعاع شيرينكوف. يكتشف IceCube إشعاع Cherenkov هذا لاكتشاف النيوترينوات. يحمي الجليد المستشعرات من الإشعاع الكوني ويوفر وسيطًا مستقرًا وشفافًا يمكن من خلاله “رؤية” النيوترينوات الزنجية.
تتحرك النيوترينوات في خط مستقيم ، لذا من الممكن أيضًا استخدام IceCube لاكتشاف مصدر النيوترينوات. في الدراسة الجديدة ، أجرى هالزن وفريقه مسحًا للسماء بأكملها ، بحثًا عن “النقاط الساخنة” التي تنبعث منها تركيزات أعلى من المعتاد من النيوترينوات.
برز ميسييه 77.
نقطة ساخنة في المجرة
ميسييه 77 ، المعروف أيضًا باسم NGC 1068 ، أو “مجرة الحبار” ، يبعد حوالي 47 مليون سنة ضوئية عن الأرض ويمكن رؤيته من كوكبنا باستخدام منظار ثنائي أو تلسكوب في الفناء الخلفي. في وقت سابق من هذا العام ، مجموعة أخرى من الباحثين اكتشف ثقبًا أسود هائلًا في مركز ميسيه 77، لكن كتل الغبار الكثيفة تحجب الرؤية. يمكن أن توفر النيوترينوات المكتشفة حديثًا نافذة على قلب المجرة.
أبلغ فريق IceCube أولاً مصدر للنيوترينوات عالية الطاقة في عام 2018، قادم من قلب مجري نشط آخر مثبت بواسطة ثقب أسود هائل. يقع مصنع النيوترينو هذا على كتف كوكبة الجبار.
وقال هالزن إن العلماء اعتقدوا في البداية أن هذه النيوترينوات تم إنتاجها في نفاثات ضخمة تنطلق من الثقب الأسود الهائل. لكن هالزن قال إن فيزياء مثل هذه الطائرة ليست مثالية في الواقع لإنتاج النيوترينوات. ولا ينتج الثقب الأسود لميسييه 77 هذه النفاثات ، مما يشير إلى أن النيوترينوات تتشكل على حدود الثقب الأسود نفسه. تسمى هذه المنطقة بقرص التراكم ، وهي مليئة بالمادة التي يسحبها مجال جاذبية الثقب الأسود.
قال هالزن: “توجد فوق وتحت قرص التنامي مجالات مغناطيسية عالية جدًا ، لذا يمكنك بالفعل إنتاج نيوترينوات هناك”. “ثم عندما تسقط المادة في الثقب الأسود ، بالقرب من الثقب الأسود ، هناك فرصة أخرى لإنتاج النيوترينوات.”
لم تستطع الدراسة تحديد كيفية إنتاج هذه النيوترينوات بالضبط ، ولكن بحث سابق من IceCube يشير إلى أن النوى المجرية النشطة مثل تلك الموجودة في قلب Messier 77 تسرع تيارات الإشعاع المعروفة باسم الأشعة الكونية إلى حالات الطاقة العالية. عندما تضرب البروتونات من هذه الأشعة الكونية نوى الذرات ، فإنها تخلق وابلًا من الجسيمات الثانوية ، وبعضها يتحلل إلى نيوترينوات.
قال هالزن إن الباحثين أجروا تحسينات متعددة على كاشف IceCube وتقنيات التحليل الخاصة بهم للكشف عن NGC 1068 ، ويخطط الفريق لمواصلة هذه الجهود – لا سيما أنهم أتوا بثمار غنية في العثور على نقطة ساخنة جديدة للنيوترينو.
قال هالزن “سيكون هناك المزيد”.
