المجرات البعيدة تطلق أشعة كونية عالية الطاقة ونادرةٍ نحونا

ترجمة: سعاد السقاف

كُشف حل اللغز القديم عن منشأ الجسيمات ذات أعلى طاقةٍ والقادمة من الفضاء، حيث تُظهر القراءات التي أُخذت على مدى عشر سنواتٍ من أكبر مرصدٍ للأشعة الكونية في العالم أن هذه الأشعة فائقة الطاقة تأتي من خارج مجرتنا.

الأشعة الكونية هي جسيماتٌ مشحونةٌ تضرب الأرض باستمرار، وتكون في الغالب أنويةً لذرات الهيدروجين، الهيليوم، وبعض العناصر الثقيلة الأخرى، ولقد رُصدت الجسيمات ذات الطاقة الأكبر من حوالي 8 مليار مليار الكترون فولتٍ لأول مرة منذ نحو 50 عاماً، ولكن بقي مصدرها لغزاً محيّراً.

سبب ذلك هو تناقص أعداد جسيمات الأشعة الكونية بشكلٍ كبير كلما زاد نشاطها، وفي المتوسط يقع جسيمٌ واحدٌ فقط من الأشعة الكونية فائقة الطاقة على كيلومترٍ مربعٍ واحدٍ من سطح الأرض سنويًا، ولم تتمكن المناظير من جمع جسيماتٍ كافيةٍ لتحديد مصادرها. وتغيّر هذا مع مرصد بيير أوجر الذي يمتد على مساحة 3000 كيلومترٍ مربعٍ من الأراضي العشبية الأرجنتينية، حيث درس السماء لعقدٍ من الزمان ورصد 3 الآف جسيمٍ من الأشعة الكونية فائقة الطاقة.

افترض البعض أن من الممكن أن الجسيمات عالية الطاقة نتجت في مركز درب التبانة، الذي يُعرف بأنه مأوىً للأجرام السماوية التي بإمكانها تسريع الجسيمات لما لا يقل عن مليون مليار إلكترون فولت.

الكون السحيق
لكن تحليلات تعاون مرصد بيير أوجر أظهرت أن الجسيمات الكونية فائقة الطاقة تأتي من خارج مجرتنا، ولقد وجد الفريق أن الجسيمات تسافر نحو 326 مليون سنةٍ ضوئيةٍ من منطقةٍ في الفضاء خارج المجرة، والتي تتضمن عدة مصادر محتملةٍ مثل الأنوية المجرية النشطة ومجرات الانفجارات النجمية، وذلك بعد أن أخذ العلماء في الاعتبار انحراف الأشعة الكونية بواسطة المجال المغناطيسي لدرب التبانة.

يقول المتحدث باسم مرصد بيير أوجر وهو كارل هينز كامبيرت: “يمكننا استنتاج أنها مصادر خارج المجرة بالفعل، وسيشكل ذلك قاعدةً للدراسات الجارية في البحث عن المصادر”. وستحاول مناظير المرصد قياس الأوزان الذرية الصحيحة لجسيمات الأشعة الكونية لتحديد تلك المصادر الدقيقة، بحيث يمكن حساب انحرافها الذي سببه المجال المغناطيسي لدرب التبانة. ستنحرف نواة الهيليوم في هذا المجال ضِعف نواة الهيدروجين من نفس الطاقة على سبيل المثال، ثم يمكن استخدام ذلك لتتبع مسار كل شعاعٍ كونيٍ رجوعاً إلى مصدره.

هناك مناظير أخرى تنظر إلى الكون السحيق من الجسيمات عالية الطاقة، وذلك من خلال البحث عن النيوترينوهات عالية النشاط وأشعة جاما، حيث يقول الباحث الرئيسي في مرصد نيوترينو آيسكيوب من جامعة ويسكونسن ماديسون وهو فرانسيس هالزن: “اتضح أن كثافة الطاقة في الكون السحيق المرصودة في الأشعة الكونية، النيوترينوهات، وأشعة جاما هي نفسها، ما يشير إلى مصادر مشتركةٍ وليس مجرد مصادفة”.

إن المجال المغناطيسي لدرب التبانة لا يحرف النيوترينوهات، فإذا ثبت أنها من نفس مصادر الأشعة الكونية فيمكن استخدام النيوترينوهات للوصول لتحديدٍ أفضل لمنشأهم المشترك.

المصدر newscientist

الأشعة الكونية فائقة الطاقة  ultra-high-energy cosmic rays (UHECR)
مرصد بيير أوجر Pierre Auger Observatory
الأنوية المجرية النشطة active galactic nuclei
مجرات الانفجارات النجمية starburst galaxies
كارل هينز كامبيرت Karl-Heinz Kampert
فرانسيس هالزن Francis Halzen
جامعة ويسكونسن ماديسون University of  Wisconsin-Madison
مرصد نيوترينو آيسكيوب  IceCube Neutrino Observatory

شاركنا تعليقك ..