كتب – رامز يوسف:
في أكتوبر 2022، اكتشف العلماء الموت الانفجاري لنجم يبعد عنا 2.4 مليار سنة ضوئية وكان أكثر سطوعًا من أي نجم رصدناه على الإطلاق.
مع انهيار قلب النجم إلى ثقب أسود، انطلق انفجار أشعة جاما المنبعثة من النجم – وهو الحدث المسمى GRB 221009A – بطاقة تصل إلى 18 تيرا إلكترون فولت. انفجارات أشعة جاما هي بالفعل ألمع الانفجارات التي يمكن أن ينتجها كوننا؛ لكن انفجار GRB 221009A حطم الأرقام القياسية، ما أكسبه لقب الأكثر سطوعًا على الإطلاق.
ومع ذلك، هناك خطأ ما في الصورة، وفقًا لفريق من علماء الفيزياء الفلكية بقيادة جورجيو جالانتي من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية (INAF) في إيطاليا. استنادًا إلى النماذج المتطورة للكون، لا ينبغي لنا أن نكون قادرين على رؤية فوتونات أقوى من 10 تيرا إلكترون فولت في البيانات من مرصد الأمطار الهوائية الكبيرة عالية الارتفاع (LHAASO) الذي أجرى الاكتشاف.
من مسافة 2.4 مليار سنة ضوئية، يجب امتصاص الفوتونات ذات الطاقات الأعلى من 10 تيرا إلكترون فولت بقوة من خلال التفاعلات مع فوتونات أخرى شديدة القوة في الضوء الخافت بين المجرات، ما يسمى ضوء الخلفية خارج المجرة.
إذن ماذا حدث؟ حسنًا، ستختفي الفوضى بأكملها إذا دخلت الجسيمات الشبيهة بالأكسيونات – أحد المرشحين الرئيسيين للمادة المظلمة الغامضة التي تشكل معظم الكتلة في الكون، كما تنبأت نظرية الأوتار – في المزيج.
قُدم التحليل الأخير في مؤتمر Rencontres de Moriond الثامن والخمسين في مارس 2024، وهو متاح الآن على خادم ما قبل الطباعة arXiv.
كتب الفريق في ورقتهم البحثية “أظهرنا أن المشكلة قد تم حلها إذا قدمنا تفاعل الفوتونات مع الجسيمات الشبيهة بالأكسيونات (ALPs).. تتنبأ نظرية الأوتار بوجود جزيئات ALP، وهي من بين أفضل المرشحين للمادة المظلمة ويمكنها إنتاج تأثيرات طيفية واستقطابية على المصادر الفيزيائية الفلكية في وجود مجالات مغناطيسية خارجية.
على وجه الخصوص، بالنسبة لـ GRB 221009A، تحدث تذبذبات جسيمية شبيهة بالفوتون والأكسيون داخل الوسائط المغناطيسية المتقاطعة، أي المجرة المضيفة، والفضاء خارج المجرة، ومجرة درب التبانة،مما يقلل جزئيًا من امتصاص الضوء الخلفي خارج المجرة إلى مستوى يفسر اكتشاف LHAASO لـ GRB 221009A والطيف المرصود لها.
المادة المظلمة هي واحدة من أكبر الأسئلة التي لدينا حول الكون. بمجرد أن نأخذ في الاعتبار كل المادة العادية – النجوم والغاز والثقوب السوداء والمجرات والصخور والغبار، أي شيء يمكننا اكتشافه بشكل مباشر – هناك الكثير من الجاذبية المتبقية. أيا كان ما يصنع هذه الجاذبية، فهناك الكثير منها أكثر من المادة العادية. ما يصل إلى حوالي 85% من كتلة الكون مظلمة المادة.
لا نعرف ما هي المادة المظلمة، ولكن هناك العديد من المرشحين المحتملين. والجسيمات المحورية هي المرشحة الرئيسية. ويعتقد أن هذه الجسيمات الافتراضية تتصرف مثل النيوترينوات إلى حد ما، إذ لا تتفاعل كثيرًا مع المادة العادية، ما يجعل اكتشافها أمرًا صعبًا. ومع ذلك، من المتوقع أيضًا أن تتصرف مثل المادة المظلمة، لذلك يحرص علماء الفيزياء الفلكية على إيجاد دليل على وجودها.
كان جالانتي وزملاؤه قد وجدوا سابقًا دليلاً على وجود جسيمات شبيهة بالأكسيونات في الضوء القادم من المجرات البعيدة النشطة للغاية والتي تتوهج بالضوء. ولكن انفجار أشعة جاما الأكثر سطوعًا على الإطلاق يمثل مختبرًا جديدًا للبحث عن الأكسيونات.
وفقًا لنموذج حديث للضوء الخلفي خارج المجرة، فإن فوتونات أشعة جاما عالية الطاقة التي تسافر عبر مسافات كبيرة يجب أن تتفاعل مع الضوء الخلفي بقوة بحيث لا تتمكن من الوصول إلينا. ووفقًا لحسابات الباحثين، فإن التفاعلات بين الفوتونات والأكسيونات يجب أن تجعل الفضاء بين المجرات أكثر شفافية للضوء عالي الطاقة.
لذلك، فإن حقيقة أن LHAASO اكتشف فوتونات تصل إلى 18 تيرا إلكترون فولت يمكن أن تشكل أول اكتشاف غير مباشر للأكسيونات، كما يقول الباحثون.
سيتطلب الاستنتاج الكثير من العمل قبل تأكيده، خاصة أن بعض عمليات البحث الأخرى لم تسفر عن أي شيء. ولكن لدينا أماكن أخرى للبحث؛ على وجه الخصوص، قد تضخ النجوم النيوترونية الأكسيونات بمعدلات جنونية.
البحث منشور على arXiv.
المصدر: Science Alert
اقرأ أيضا:
