علوم

بقلم: إميلي كونوفر

ترجمة وتحرير: بدر ثاني

تتوهج مجرة درب التبانة بضباب أشعة جاما، مع طاقات تتجاوز أي شيء يمكن لعلماء الفيزياء إنتاجه على الأرض، وفقًا لبحث جديد. تم الكشف عن أشعة جاما- في الدراسة التي ستنشر في رسائل المراجعة الفيزيائية-أنها جاءت من جميع أنحاء قرص المجرة، ووصلت ما يقرب من كوادريليون (1015) إلكترون فولت، المعروف باسم بيتا إلكترون فولت أو (PeV).

تشير أشعة جاما المنتشرة هذه إلى وجود مسرعات جسيمات كونية قوية داخل مجرة درب التبانة. ويعتقد الفيزيائيون أن مثل هذه المسرعات هي مصدر الأشعة الكونية الغامضة عالية الطاقة، والجسيمات المشحونة التي تتجه عبر المجرة، تتحطم أحيانا على الأرض. عندما تصطدم الأشعة الكونية - التي تتكون أساسًا من البروتونات- بالحطام النجمي، يمكن أن تنتج أشعة جاما، التي هي شكل من أشكال الضوء عالي الطاقة.

يتوقع بعض العلماء أنه يمكن لبعض البيئات المجرية أن تزيد من سرعة جسيمات الأشعة الكونية إلى أكثر منPeV. وبالمقارنة، فإن مصادم الهادرون الكبير- وهو مُسرع الجسيمات الرئيسي المصنوع بواسطة البشر- يسرع البروتونات إلى 6.5 تريليون إلكترون فولت. لكن علماء الفيزياء لم يحددوا بشكل قاطع أي مسرعات كونية طبيعية قادرة على الوصول إلىPeV، والمعروفة

 باسم (PeVatrons). وتشير أحد الاحتمالات أن بقايا المستعر الأعظم، وبقايا النجوم المتفجرة، وموجات الصدمة المستضافة يمكنها تسريع الأشعة الكونية لمثل هذه الطاقات.

وفي حالة وجودPeVatrons، فإن الأشعة الكونية التي تنبعث منها سوف تتخلل المجرة، مما ينتج عنه انتشار وهجا لأشعة جاما ذات الطاقات الشديدة. فهذا بالضبط ما وجده الباحثون في تجربة Tibet AS-gamma. حيث يقول الفيزيائي ديفيد حنا من جامعة ماكجيل في مونتريال، والذي لم يشارك في الدراسة: "من الجيد أن ترى الأشياء تتلاءم معًا". ويعتقد العلماء أنه بعد انبعاث الأشعة الكونية من أماكن ولادتها، فإنها تجوب المجرة، ملتوية حول مجالاتها المغناطيسية. كما يقول عالم الفيزياء الفلكية باولو ليباري من المعهد الوطني للفيزياء النووية في روما، والذي لم يشارك في البحث أيضا: "نحن نعيش في فقاعة من الأشعة الكونية". ونظرًا لعدم انحراف أشعة جاما عن طريق المجالات المغناطيسية، فأنها تشير إلى مصادرها، مما يكشف عن مكان وجود الأشعة الكونية المتجولة. كما أن الجديد في الدراسة أنها تمنحك "معلومات حول كيفية ملء هذه الجسيمات للمجرة".

وبالرغم أن المجرة تتخللها أشعة جاما منخفضة الطاقة، لكنها تتطلب أشعة عالية الطاقة لفهم الأشعة الكونية ذات الطاقة الأعلى. تقول عالمة الفيزياء الفلكية إيلينا أورلاندو من جامعة ستانفورد، والتي لم تشارك في البحث: "بشكل عام، كلما زادت طاقة أشعة جاما، زادت طاقة الأشعة الكونية

ومن ثم، الكشف ... يخبرنا أن الأشعة الكونية PeV تنشأ وتنتشر في قرص المجرة ".

لاحظ العلماء في تجربة Tibet AS-gamma في الصين أن أشعة جاما ذات طاقات تتراوح بين حوالي 100 تريليون وكوادريليون إلكترون فولت قد جاءت من منطقة السماء التي يغطيها قرص مجرة درب التبانة. كما جاء البحث عن المصادر المحتملة للأشعة ذات 38 أعلى طاقة، وفوق 398 تريليون إلكترون فولت فارغًا، مما يدعم فكرة أن أشعة جاما جاءت من الأشعة الكونية التي كانت تجول حول المجرة. وفيما حملت الأشعة أعلى طاقة بحوالي 957 تريليون إلكترون فولت، فقد رفض الباحثون التعليق على الدراسة.

كما سبق للعلماء أن رأوا أشعة جاما شديدة النشاط من مصادر فردية داخل مجرة درب التبانة، مثل سديم السرطان، وهو بقايا المستعر الأعظم. فيما يمكن إنتاج هذه الأشعة بطريقة مختلفة، بواسطة إشعاع الإلكترونات لها أثناء الدوران داخل المسرع الكوني.

..........................

رابط المقال:

Milky Way’s newfound high-energy glow hints at cosmic rays’ secrets | Science News