عاجل| اكتشف العلماء شعاعًا كونيًا من خارج مجرة تبانة.. "يا إلهي"

اكتشف علماء الفضاء، الذين يسعون إلى فهم الأصول الغامضة للأشعة الكونية القوية، جسيمًا نادرًا للغاية وعالي الطاقة يعتقدون أنه انتقل إلى الأرض من خارج مجرة درب التبانة.

وقالت وكالة الفضاء الأمريكية "ناسا" إن طاقة هذا الجسيم دون الذري، غير المرئي للعين المجردة، تعادل إسقاط حجر على إصبع قدمك من ارتفاع الخصر، وفقا لمعدي الدراسة الجديدة التي نشر يوم الخميس في مجلة “ساينس". 

ووجدت الدراسة أنه ينافس الأشعة الكونية الأكثر نشاطا التي تم رصدها على الإطلاق، وهو جسيم "يا إلهي" الذي تم اكتشافه في عام 1991، والأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة تنتقل عبر الفضاء وتهطل على الأرض باستمرار، يمكن أن تنبعث الأشعة الكونية منخفضة الطاقة من الشمس، لكن الأشعة الكونية عالية الطاقة للغاية تعتبر استثنائية.

يُعتقد أنهم يسافرون إلى الأرض من مجرات أخرى ومصادر خارج المجرة.

وقال جون ماثيوز، الباحث المشارك في إعدادالدراسة، وهو أستاذ بجامعة يوتا: "إذا مددت يدك، يمر شعاع كوني واحد عبر راحة يدك كل ثانية، لكن هذه أشياء منخفضة الطاقة حقًا"، "عندما تحصل على هذه الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية حقًا، فإن الأمر يشبه إلى حد كبير واحدًا لكل كيلومتر مربع في القرن، لن يمر من بين يديك أبدًا

مصدر هذه الجسيمات فائقة الطاقة يحير العلماء

وقال ماثيوز، المتحدث الرسمي باسم مؤسسة “Telescope Array Collaboration”، إن أكبر شعاعين كونيين مسجلين ظهرا "عشوائيين نوعًا ما" - عندما يتم تتبع مساراتهما، يبدو أنه لا يوجد شيء عالي الطاقة بما يكفي لإنتاج مثل هذه الجسيمات، ويبدو أن جسيم أماتيراسو، على وجه التحديد، نشأ مما يعرف بالفراغ المحلي، وهي منطقة فارغة من الفضاء تحد مجرة درب التبانة، وتم إنشاء هذا المنظر البانكروماتي لمجموعة المجرات MACS0416 من خلال الجمع بين عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب جيمس ويب وهابل الفضائيين التابعين لـ"ناسا".

وأشار إلى أنه لتكوين الصورة، بشكل عام، كانت الأطوال الموجية الأقصر للضوء باللون الأزرق، والأطوال الموجية الأطول باللون الأحمر، والأطوال الموجية المتوسطة باللون الأخضر، وتكشف تغطية الطول الموجي الناتجة، من 0.4 إلى 5 ميكرون، عن مشهد حيوي للمجرات يمكن وصفه بأنه أحد أكثر المناظر الملونة للكون على الإطلاق.

وقال إن شجرة عيد الميلاد" الكونية تبهر في صورة جديدة التقطها هابل وويب "إذا نظرت إلى الحدثين الأعلى طاقة - الحدث الذي وجدناه الآن، جسيم "يا إلهي" - فلا يبدو أنهما يشيران إلى أي شيء، ويجب أن يكون شيئًا قريبًا نسبيًا. 

وقال ماثيوز: "لا يستطيع علماء الفلك الذين يستخدمون التلسكوبات المرئية رؤية أي شيء كبير وعنيف حقًا"، "إنها تأتي من منطقة تبدو وكأنها مساحة كونية، وعلى الرغم من سنوات من البحث، فإن الأصول الدقيقة لهذه الجسيمات عالية الطاقة لا تزال غير واضحة.

ويُعتقد أنها مرتبطة بالظواهر الأكثر نشاطًا في الكون، مثل تلك التي تنطوي على الثقوب السوداء وانفجارات أشعة جاما والنوى المجرية النشطة، ولكن يبدو أن أكبر الظواهر المكتشفة حتى الآن تنشأ من الفراغات أو الفضاء الفارغ - حيث لا توجد قوى سماوية عنيفة، حيث وقعت الأحداث وعندما تم تتبع الأشعة الكونية عالية الطاقة تم رصد الجسيم المكتشف مؤخرًا، والذي يطلق عليه اسم جسيم أماتيراسو تيمنًا بإلهة الشمس في الأساطير اليابانية، بواسطة مرصد للأشعة الكونية في الصحراء الغربية بولاية يوتا يُعرف باسم مصفوفة التلسكوب. 

وتتكون مصفوفة التلسكوب، التي بدأت العمل في عام 2008، من 507 أجهزة كشف سطحية بحجم طاولة تنس الطاولة تغطي مساحة 700 كيلومتر مربع.

 وقد رصدت أكثر من 30 شعاعًا كونيًا عالي الطاقة ولكن ليس أكبر من جسيم أماتيراسو، الذي ضرب الغلاف الجوي فوق ولاية يوتا يوم 27 مايو 2021، مما أدى إلى سقوط جزيئات ثانوية على الأرض حيث التقطتها أجهزة الكشف، وفقًا لـ الدراسة.

وقال ماثيوز: "يمكنك أن تنظر إلى عدد الجسيمات التي تضرب كل كاشف، وهذا يخبرك ما هي طاقة الأشعة الكونية الأولية"، أثار هذا الحدث 23 كاشفًا سطحيًا، بطاقة محسوبة تبلغ حوالي 244 إكسا إلكترون فولت وقال إن جسيم "يا إلهي" الذي تم اكتشافه منذ أكثر من 30 عامًا كان 320 إكسا إلكترون فولت، كمرجع، 1 إكسا إلكترون فولت يساوي 1 مليار جيجا إلكترون فولت، و1 جيجا إلكترون فولت يساوي 1 مليار إلكترون فولت، وهذا من شأنه أن يجعل جسيم الأماتيراسو 244.000.000.000.000.000.000 إلكترون فولت. 

وبالمقارنة، تبلغ الطاقة النموذجية للإلكترون في الشفق القطبي 40 ألف إلكترون فولت، وفقًا لوكالة "ناسا" .   وأوضح جلينيس فارار، أستاذ الفيزياء في جامعة نيويورك، أن الأشعة الكونية فائقة الطاقة تحمل طاقة أكبر بعشرات الملايين من المرات من أي مسرع جسيمات من صنع الإنسان مثل مصادم الهادرونات الكبير، أقوى مسرع تم بناؤه على الإطلاق، والمطلوب هو منطقة ذات مجالات مغناطيسية عالية جدًا - مثل مصادم الهادرونات الكبير الحجم، ولكنها طبيعية. 

وقال فارار، الذي لم يشارك في إعداد الدراسة: "الظروف المطلوبة استثنائية حقًا، لذا فإن المصادر نادرة جدًا جدًا، وتتبدد الجزيئات في الكون الفسيح، وبالتالي فإن فرص اصطدامها بالأرض ضئيلة"، زاعمًا أن البشر يحمون الغلاف الجوي إلى حد كبير من أي تأثيرات ضارة للجسيمات، على الرغم من أن الأشعة الكونية تسبب أحيانًا خللاً في أجهزة الكمبيوتر.