تم إرجاع جسيم دون ذري رشيق إلى مصدره. وُلد هذا النيوترينو في مجرة مشتعلة على بعد 4 مليارات سنة ضوئية. هذا الاكتشاف يحل قضية إجرامية كونية طويلة الأمد.
لطالما حير العلماء مكان ولادة جسيمات معينة عالية الطاقة من الفضاء. يمكن لهذه الأجزاء من المادة أن تضرب الأرض بطاقات تفوق أكثر مسرعات الجسيمات تقدمًا في العالم. الآن ، أفاد علماء الفيزياء بإيجاد مصدر لنيوترينو نشط. جاءت هذه الرحلة الكونية من نوع من المجرات الساطعة البعيدة تسمى blazar. بسبب وجود ثقب أسود قوي في جوهره ، فإن هذا النوع من المجرات يقذف الجسيمات. إنها تطير عبر الكون بسرعة مذهلة - بعضها يقارب سرعة الضوء
قد توجد أيضًا مصادر كونية أخرى للنيوترينوات عالية الطاقة. ولكن في 12 تموز (يوليو) ، أعلن العلماء عبر الإنترنت في العلوم ، اكتشاف أن البلازارات تخلق بعضًا من تلك النيوترينوات.
تقول أنجيلا أولينتو من جامعة شيكاغو في إلينوي:"هذه أخبار مثيرة للغاية". إنها عالمة فيزياء فلكية لم تشارك في البحث الجديد. تقول إن الاكتشاف الجديد يمثل "بداية ما نسميه علم فلك النيوترينو". إنها تستخدم النيوترينوات خفيفة الوزن - عديمة الكتلة تقريبًا - لكشف النقاب عن أسرار الشذوذ الكوني (مثل تلك البلازارات).
تشير البيانات الجديدة إلى أن البلازارات تصدر أيضًا أشعة كونية. يتم إنتاج هذا النوع الثاني من الجسيمات النشطة مع النيوترينوات. حتى الآن ، لم يُفهم جيدًا من أين تأتي الأشعة الكونية عالية الطاقة. في الواقع ، حتى الآن ، "لم يتمكن أحد من تحديد مصدرها" ، كما يقول فرانسيس هالزن. إنه عالم فيزياء فلكية بجامعة ويسكونسن ماديسون. وهو أيضًا قائد أبحاث في IceCube ، وهو مرصد نيوترينو في القطب الجنوبي الذي اكتشف الجسيم.
يقع IceCube في القطب الجنوبي. تم تشييده في حدود كيلومتر مكعب (ربع ميل مكعب) من الجليد. تقيس آلاف المستشعرات المدمجة داخل الجليد الضوء الناتج عندما تصطدم النيوترينوات بالجليد. في 22 سبتمبر 2017 ، اكتشف IceCube نيوترينوًا بطاقة تقارب 300 تريليون إلكترون فولت! (للمقارنة ، تصل البروتونات عالية الطاقة في مصادم الهادرونات الكبير في جنيف بسويسرا إلى حوالي 6.5 تريليون إلكترون فولت).
اصطياد مسقط رأس النيوترينو
تتبع الفيزيائيون مسار النيوترينو إلى الوراء. بهذه الطريقة ، ركزوا على بقعة من السماء. يتواجد في اتجاه كوكبة الجبار.
بعد ذلك ، قفز علماء الفلك إلى العمل. قاموا بتدريب التلسكوبات حول العالم في نفس البقعة من السماء. استخدموا هذه للبحث عن الضوء الذي قد يكشف عن مصدر النيوترينو.
في تلك البقعة من السماء ، رصد تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما وميض أشعة جاما. هذه الأشعة هي نوع من الضوء عالي الطاقة. كانت أشعة جاما تلك قادمة من بلازار. يقوم ثقب أسود هائل بتزويد تلك المجرة بالطاقة ، ويرسل إشعاعًا متوهجًا نحو الأرض. ثم رصدت تلسكوبات أخرى توهج البلازار بأطوال موجية أطول من أشعة جاما (مثل الأشعة السينية وموجات الراديو).
من النادر حدوث نيوترينوات عالية الطاقة ذات مسار وارد محدد جيدًا. أرسل IceCube علماء الفلك 10 تقارير فقط عن مثل هذه الاكتشافات في 18 شهرًا قبل ظهور هذا النيوترينو. وهذا النيوترينو يمثل المرة الأولى التي كان فيها الباحثون محظوظين بما يكفي لتحديد مصدره أيضًا.
تقول كيت شولبيرج:"هذا حقًا ما تم بناء IceCube من أجله - لمحاولة رؤية نيوترينوات عالية الطاقة من هذه المصادر الغريبة". هي عالمة فيزياء نيوترينو في جامعة ديوك في دورهام ، نورث كارولاينا ، لكنها لم تشارك في البحث الجديد.
في السابق ، وجد العلماء أماكن ولادة لنيوترينوات ذات طاقات أقل بكثير. كان أحدهما نجمًا متفجرًا. الآخر كان الشمس. لكن النيوترينوات عالية الطاقة كانت أكثر صعوبة. بينما كانت هناك تلميحات عن نيوترينوات عالية الطاقة قادمة من البلازارات ، فإن الاكتشاف الجديد هو أول من يربط بقوة بين البلازارات والنيوترينوات عالية الطاقة.
عاد الباحثون بعد ذلك إلى بيانات IceCube وبحثوا عن المزيد من النيوترينوات التي ربما تكون قد أتت من Blazar. تقول ناوكو كوراهاشي نيلسون:"كان هناك شيء مثير للاهتمام يحدث هناك". إنها باحثة IceCube في جامعة Drexel في فيلادلفيا ، بنسلفانيا. على مدار سبعة أشهر بدءًا من سبتمبر 2014 ، التقطت IceCube توهجًا نيوترينوًا - فائضًا من النيوترينوات عالية الطاقة - من تلك المنطقة المجاورة. وصف الباحثون الآن هذا التوهج في ورقة ثانية ، نُشرت في 13 يوليو في العلوم .
لا يزال اللغز الكوني
لا تزال البلازارات غير مفهومة جيدًا. لغز واحد:ما أنواع الجسيمات التي تنفجر؟ نظرًا لأنه يجب إنتاج النيوترينوات عالية الطاقة جنبًا إلى جنب مع البروتونات ، فإن العثور على هذه النيوترينوات يعني أن البلازارات يجب أن تخلق أيضًا أشعة كونية. (تتكون الأشعة الكونية من بروتونات ونواة ذرية.)
تم تسجيل أشعة كونية ذات طاقة فوق عالية قادمة إلى الأرض. حير العلماء بشأن ما يمكن أن يرفع الجسيمات إلى مستويات الطاقة القصوى هذه. يقول فلويد ستيكر:"قد يكون هذا دليلًا على أصلهم". إنه عالم فيزياء فلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. ومع ذلك ، يضيف ، ليس من الواضح ما إذا كان بإمكان البلازارات تسريع البروتونات إلى أعلى الطاقات التي شوهدت قادمة من الفضاء.
من المعروف أن هذه الأشعة الكونية فائقة الطاقة تأتي من خارج مجرة درب التبانة. بشكل عام ، لا تترك الأشعة الكونية سوى القليل من الأدلة على مصدرها. لماذا ا؟ أثناء سفرهم عبر الفضاء ، يمكن أن تتلوى مساراتهم بواسطة المجالات المغناطيسية التي يواجهونها على طول الطريق. في وقت لاحق ، لن تعود مساراتهم بشكل موثوق إلى مصادرهم.
ومع ذلك ، لا تحتوي النيوترينوات على شحنة كهربائية. لذا فإن الحقول المغناطيسية لن تغير مسارها. هذا يعني أنهم سوف يسافرون في خط مستقيم من أصلهم. نظرًا لأن الأشعة الكونية عالية الطاقة والنيوترينوات تتشكل معًا ، يمكن للنيوترينوات المولودة بالبلازار أن تساعد العلماء أيضًا على فهم الأشعة الكونية بشكل أفضل. "ما أعطتنا النيوترينوات هو طريق عبر الضباب."
