كتب – رامز يوسف:
يحتشد كوننا بأجسام متطرفة يصعب غالبًا تخيلها، مثل بقايا المستعرات الأعظمية والنجوم النابضة والنوى المجرية النشطة، على سبيل المثال لا الحصر.
إنها جميعًا قادرة على إصدار جسيمات مشحونة وأشعة جاما بمستويات طاقة عالية، تتجاوز تلك المنتجة أثناء الاندماج النووي في النجوم.
وإضافة إلى الغموض، اكتشف العلماء الآن إلكترونات وبوزيترونات كونية بطاقات تزيد على 10 تيرا إلكترون فولت (TeV). ولوضع ذلك في المنظور الصحيح، فهو أكبر بـ 1000 مليار مرة من طاقة الضوء المرئي.
يقول فيرنر هوفمان من معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية في هايدلبرج: “اكتشفنا بيانات في نطاق طاقة حاسم وغير مستكشف سابقًا”.
تخيل أنك تقضي 10 سنوات تنظر إلى السماء كل ليلة. هذا هو ما كان هؤلاء الباحثون يفعلونه في الأساس.
باستخدام تلسكوبات H.E.S.S.، كانوا يجمعون البيانات عن الأشعة الكونية. وأخيرًا، أثمر صبرهم، فقد تمكنوا من قياس توزيع الطاقة للإلكترونات والبوزيترونات الكونية حتى عشرات التيرا إلكترون فولت بدقة لا تصدق.
ما هي الأشعة الكونية؟
الأشعة الكونية هي جزيئات عالية الطاقة تنطلق عبر الفضاء وتصطدم أحيانًا بالغلاف الجوي للأرض.
معظمها بروتونات أو نوى ذرية فقدت إلكتروناتها، وهي تسافر بسرعات قريبة من سرعة الضوء.
إنها تأتي من جميع أنواع الأحداث الكونية البرية مثل النجوم المتفجرة (المستعرات الأعظمية)، والمجرات البعيدة، وحتى شمسنا أثناء التوهجات الشمسية.
عندما تصل هذه الجسيمات السريعة إلى الغلاف الجوي للأرض، فإنها تصطدم بالذرات وتخلق وابلًا من الجسيمات الثانوية. بعض هذه الجسيمات الثانوية يصل إلى السطح.
يدرس العلماء الأشعة الكونية لمعرفة المزيد عن هذه الأحداث المتطرفة في الكون وفهم الجسيمات والقوى الأساسية المؤثرة.
إنه مثل تلقي رسائل من الفضاء تخبرنا عن أكثر الأحداث نشاطًا هناك.
نظرًا لانحرافها بواسطة المجالات المغناطيسية، فمن الصعب تتبع الأشعة الكونية المشحونة إلى مصدرها.
بالإضافة إلى ذلك، أثناء سفرها، تفقد الطاقة بالتفاعل مع الضوء والحقول المغناطيسية. هذا الفقد في الطاقة كبير بشكل خاص للإلكترونات والبوزيترونات فوق نطاق تيرا إلكترون فولت.
لذا، إذا اكتشفنا هذه الجسيمات عالية الطاقة هنا على الأرض، فمن المحتمل أنها لم تأت من مسافة بعيدة جدًا.
عندما حلل الفريق بياناتهم، لاحظوا شيئًا مثيرًا للاهتمام: هناك انحناء ملحوظ في طيف الطاقة حول 1 تيرا إلكترون فولت.
فوق هذه النقطة، وأدناها، يتصرف الطيف بشكل مختلف. يشير هذا التغيير الحاد إلى حدوث شيء غريب عند مستوى الطاقة هذا.
لا أحد يعرف السبب وراء الأشعة الكونية
ولكي يكتشف العلماء ما يحدث، قارنوا ملاحظاتهم بنماذج الكمبيوتر. ونظروا إلى مصادر محتملة مثل النجوم النابضة – وهي عبارة عن نجوم نيوترونية دوارة شديدة المغناطيسية متبقية بعد انفجار المستعر الأعظم.
تصدر بعض النجوم النابضة رياحًا من الجسيمات المشحونة، وقد تعمل الجبهات الصدمية من هذه الرياح على إعطاء الجسيمات دفعة كبيرة من الطاقة.
تقول كاثرين إيجبرتس من جامعة بوتسدام: “من المرجح أن تنشأ الإلكترونات المقاسة من مصادر قليلة جدًا في محيط نظامنا الشمسي، حتى مسافة تصل إلى بضعة آلاف من السنين الضوئية. ومن شأن المصادر على مسافات مختلفة أن تمحو هذا الالتواء بشكل كبير”.
لماذا يجب أن نهتم بالنجوم النابضة؟
فكر في النجوم النابضة باعتبارها منارات كونية. إنها بقايا شديدة الكثافة من النجوم الضخمة التي انفجرت في المستعرات العظمى. وعلى الرغم من أنها بحجم مدينة فقط، إلا أنها قد تكون ذات كتلة أكبر من شمسنا.
تدور بسرعة لا تصدق – مئات المرات في الثانية – وتطلق حزمًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي من أقطابها المغناطيسية.
عندما تمر هذه الأشعة عبر الأرض، نكتشفها على أنها نبضات، ومن هنا جاء اسم “النجم النابض”.
لكنها ليست مجرد فكرة رائعة. النجوم النابضة لها مجالات مغناطيسية شديدة ودوران سريع، ما يجعلها مسرعات طبيعية للجسيمات.
يمكنها دفع الجسيمات إلى طاقات تتجاوز بكثير ما يمكننا تحقيقه على الأرض. تساعدنا دراستها على فهم الفيزياء في ظل ظروف لا يمكننا تكرارها في المختبرات.
باختصار، وجد العلماء أن بعض أكثر الجسيمات نشاطًا والتي تنطلق عبر الفضاء – الإلكترونات والبوزيترونات الكونية ذات الطاقات التي تزيد عن 10 تيرا إلكترون فولت (TeV) – من المحتمل أن تأتي من نجم نابض قريب يبعد بضعة آلاف من السنين الضوئية.
يُظهر لنا هذا الاكتشاف أنه حتى في مكان قريب، لا يزال هناك الكثير من النشاط الغامض والحيوي الذي لا ندركه تمامًا ولا نستطيع حتى أن نبدأ في تفسيره.
نُشرت الدراسة الكاملة في مجلة Physical Review Letters.
اقرأ أيضا:
