رصد الأشعة الكونية الأقوى على الإطلاق

اشترك مجانا بقناة الديار على يوتيوب

اكتشف العلماء أشعة كونية هي الأقوى والأكثر طاقة على الإطلاق، يُعتقد أنها تنتج عن مصادر غامضة قريبة نسبيا من الأرض.

وتم رصد الأشعة التي تتكون من الإلكترونات ونظيراتها من المادة المضادة، البوزيترونات، عند طاقات تصل إلى 40 تيرا إلكترون فولت (TeV)، أي 40 ألف ضعف طاقة الضوء المرئي.

ورصدت الأشعة بواسطة مرصد النظام الستيريوسكوب عالي الطاقة (HESS) في ناميبيا. ووفقا للعلماء، تفقد الأشعة طاقتها أثناء سفرها عبر الفضاء بسبب تفاعلها مع الضوء والحقول المغناطيسية، وهذا يعني أنه لكي يتم اكتشاف أشعة هذه الطاقة، يجب أن تكون مصادرها قريبة نسبيا.

ومع ذلك، ما يزال ما ينتجها بالضبط غير معروف، وفقا للورقة البحثية المنشورة في مجلة Physical Review Letters.

وقالت كاثرين إغبرتر، المؤلفة الرئيسية للدراسة ورئيسة قسم فيزياء الجسيمات الفلكية التجريبية في جامعة بوتسدام في ألمانيا: "تعتبر هذه النتيجة هامة لأننا نستطيع الاستنتاج أن الإلكترونات الكونية التي تم قياسها على الأرجح تأتي من عدد قليل جدا من المصادر في محيط نظامنا الشمسي، على مسافة تصل إلى بضع آلاف من السنين الضوئية فقط، وهي مسافة صغيرة جدا مقارنة بحجم مجرتنا". (للمقارنة، يبلغ عرض مجرة درب التبانة نحو 100 ألف سنة ضوئية).

والأشعة الكونية هي جزيئات عالية الطاقة تنتجها الشمس أو الانفجارات النجمية التي تسمى المستعرات الأعظمية أو النجوم النيوترونية سريعة الدوران المعروفة بالنجوم النابضة، ومصادر أخرى غير معروفة. وعندما تصطدم الأشعة بالغلاف الجوي العلوي للأرض، فإنها تنقسم إلى زخات من الجسيمات التي يمكن اكتشافها على سطح الأرض استخدام أجهزة خاصة، مثل التلسكوبات أو الكواشف الأرضية. لكن إعادة بناء الأشعة من الجسيمات على سطح الأرض هو أمر معقد جدا لأن الأشعة الكونية عند دخولها الغلاف الجوي، تتفاعل مع الجزيئات الأخرى وتتحول إلى العديد من الجسيمات الثانوية.

وللعثور على إلكترونات الأشعة الكونية، استخدم الباحثون مرصد HESS، وهو عبارة عن مجموعة من خمسة تلسكوبات يبلغ طول كل منها 12 مترا في مرتفعات خوماس في ناميبيا.

وعلى مدى أكثر من عقد من الزمان، قامت التلسكوبات بمسح الغلاف الجوي العلوي بحثا عن علامات خافتة لإشعاع شيرينكوف المتروك في أعقاب الأشعة سريعة الحركة. وكما تخلق الطائرة التي تسافر بسرعة أكبر من سرعة الصوت دويا صوتيا، فإن الجسيم الذي يتحرك عبر وسط يتباطأ فيه الضوء بسرعة أكبر من الضوء يخلق توهجا أزرق خافتا حوله.

ومن خلال البحث عن هذا التوهج واستخدام خوارزميات متطورة لغربلة الضوضاء، ابتكر العلماء طيفا للطاقة للأشعة التي تضرب الأرض بتفاصيل غير مسبوقة.

وانخفضت كميات هذه الأشعة بشكل كبير عند مقاييس الطاقة الأعلى، ما يعني أنه سيكون من الصعب على أجهزة الكشف الفضائية الأصغر حجما العثور عليها بأعداد كافية. ومع ذلك، فإن وجود جزيئات نشطة بشكل خاص أعطى العلماء إشارة واضحة إلى أن بعض مصادر الأشعة على الأقل قريبة من كوكبنا.