اكتشف مرصد فريد مدفون في جليد القارة القطبية الجنوبية تيارًا من جزيئات النيوترينو المراوغة من مركز مجرة بعيدة يحجبها الغبار.
الاكتشاف بواسطة مرصد IceCube في القطب الجنوبي هو الاكتشاف الثاني فقط لمصدر طاقة كونية النيوترينواتويأمل العلماء أن يلقي الضوء على ما يجري داخل الكتلة الهائلة الثقوب السوداء.
النيوترينوات غريبة. إنها موجودة في كل مكان ولكنها في معظم الأوقات لا تتفاعل مع الجسيمات الأخرى أو أي نوع آخر من المواد. هذا لأن لديهم كتلة قليلة جدًا وليس لديهم شحنة كهربائية. لهذا السبب ، من الصعب للغاية اكتشافها. لكن اللامبالاة المطلقة تجاه ما يحيط بهم تعني أيضًا ، على عكس الجسيمات الأخرى ، أنها لا تشتت انتباهها عن مسارها ، وتقطع مسافات شاسعة في خطوط مستقيمة من مصادرها. هذا يعني أنه بمجرد أن يعرف علماء الفلك كيفية اكتشافها ، يمكنهم تتبع النيوترينوات والعودة إلى أصلها بسهولة أكبر بكثير من الأنواع الأخرى من الجسيمات.
متعلق ب: قد تحمل “مصانع النيوترينو” الإجابة على لغز الأشعة الكونية
أبلغ فريق دولي من العلماء للتو عن اكتشاف مثل هذا التدفق النيوترينو من a المجرة المعروفة باسم NGC 1086 (والتي يشار إليها أحيانًا باسم Messier 77 أو مجرة Squid). NGC 1086 هي مجرة مغبرة ، ذات شكل مشابه تمامًا لشكل مجرة درب التبانة. ومع ذلك ، تنتج NGC 1086 رشقات نارية من النجوم بمعدل أعلى بكثير من منزلنا المجري ويدور حول ثقب أسود أكبر بكثير من الثقب الموجود في مركز مجرة درب التبانة.
يشكل هذا الثقب الأسود الجائع ، الذي يلتهم كميات هائلة من المادة ، جوهر نواة مجرة نشطة متألقة تنبعث منها رشقات نارية لامعة من الأشعة الكونية عالية الطاقة والجسيمات المشحونة التي تحجب نجوم المجرة. ومع ذلك ، فإن معظم فرقعة الثقب الأسود محجوبة لأن مركز المجرة مخفي بحلقة سميكة عند النظر إليه من أرض. ومع ذلك ، فإن النيوترينوات ، بقدرتها على المرور عبر المادة ، والهروب من هذه الحلقة والوصول إلى كوكبنا دون عائق.
قال جاري هيل ، أستاذ الفيزياء المشارك في جامعة أديلايد في أستراليا وأحد مؤلفي الدراسة: “نحن نتطلع إلى المناطق الداخلية النشطة من المجرة NGC 1068 التي تبعد 47 مليون سنة ضوئية”. . بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة). “من خلال مراقبة النيوترينوات المنبعثة منها ، سنتمكن من معرفة المزيد عن عمليات الإنتاج والتسريع القصوى للجسيمات التي تحدث داخل المجرة ، والتي لم تكن ممكنة حتى الآن. لأن الانبعاثات الأخرى عالية الطاقة لا يمكنها الهروب منها.”
هذا الاكتشاف يجعل NGC 1068 المصدر الثاني للنيوترينوات الكونية التي تم التعرف عليها على الإطلاق. في عام 2018 ، اكتشف مرصد IceCube تيارًا من النيوترينوات من نواة مجرة نشطة في مجرة تُعرف باسم TXS 0506 + 056.
تقع هذه المجرة في كوكبة الجبار ، وهي تبعد 100 مرة عن الأرض عن NGC 1068 ، لكنها تنبعث منها نفاثة من المادة تقريبًا بسرعة الضوء ، والتي تشير مباشرة إلى الأرض. هذا يجعل أي إشعاع قادم من TXS 0506 + 056 أسهل بكثير من اكتشافه من NGC 1068.
قال هيل: “بعد الإثارة في عام 2018 لاكتشاف النيوترينو TXS 0506 + 056 ، أصبح من المثير العثور على مصدر ينتج تيارًا ثابتًا من النيوترينوات التي يمكننا رؤيتها باستخدام IceCube”. “حقيقة أن النيوترينوات يمكنها الهروب من هذه المناطق المحجوبة في الكون تعني أنه من الصعب أيضًا اكتشافها.”
يعد مرصد IceCube منشأة فريدة من نوعها. وهو يتألف من أكثر من 5000 كاشف مغمور على أعماق تتراوح من 0.9 إلى 1.5 ميل (1.5 إلى 2.5 كيلومتر) في الجليد البكر لأنتاركتيكا. تم تعليق الكواشف من 86 كبلًا رأسيًا متباعدة بمسافة 410 أقدام (125 مترًا) ، وتسجل ومضات صغيرة من الضوء الأزرق تنطلق عندما تصطدم نيوترينوات عالية الطاقة بالنواة الذرية لجزيئات الجليد.
المرصد ، الذي تم بناؤه في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، يعمل منذ عام 2010. حللت الدراسة الأخيرة اكتشافات النيوترينو عالية الطاقة التي تم إجراؤها بين عامي 2011 و 2020 ، بحثًا عن مصادر محتملة لهذه الجسيمات بين المجرات النشطة المعروفة. اقترحت النمذجة الحاسوبية سابقًا أن الثقوب السوداء النشطة ، مثل تلك الموجودة في مركز NGC 1068 ، يجب أن تكون قادرة على تسريع الجسيمات وإخراجها إلى الفضاء بين المجرات مع اندفاعات من الإشعاع عالي الطاقة. يتوقع العلماء أن تنتج مجرات أخرى مماثلة تياراتها الخاصة من النيوترينوات.
قال فرانسيس هالزن ، أستاذ الفيزياء في جامعة ويسكونسن ماديسون والباحث الرئيسي في مشروع IceCube: “يمكن للنيوترينو أن يميز المصدر. ولكن فقط الملاحظة التي تحتوي على نيوترينوات متعددة ستكشف عن النواة المظلمة للأجسام الكونية الأكثر نشاطًا”. ، على حدة بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة). “لقد جمعت IceCube حوالي 80 نيوترينوات طاقة تيرا إلكترون فولت من NGC 1068 ، وهي ليست كافية بعد للإجابة على جميع أسئلتنا ، لكنها بالتأكيد الخطوة الكبيرة التالية نحو تحقيق علم فلك النيوترينو.”
يخطط علماء الفلك حاليًا لاكتشاف الجيل الثاني من IceCube ، والذي سيكون قادرًا على اكتشاف عدد أكبر من النيوترينوات بألف مرة وتحديد مصادر أضعف بخمس مرات. تدريجيا ، قال علماء الفلك الظلام كون ستفتح ، مما يؤدي إلى عصر جديد في علم الفلك.
قال ثيو جلاوش ، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ميونيخ التقنية (TUM) في ألمانيا والمؤلف المشارك للورقة ، في البيان ، إن NGC 1068 يمكن أن تصبح “شمعة قياسية” لأبحاث النيوترينو المستقبلية. المجرة ، المكتشفة عام 1780 ، معروفة جيداً لعلماء الفلك ودُرست لقرون.
الدراسة (يفتح في علامة تبويب جديدة) تم نشره في مجلة Science في 4 نوفمبر.
تابع تيريزا بولتاروفا على تويتر تضمين التغريدة. تابعنا على تويتر تضمين التغريدة و على الفيسبوك.
