يمكن للنيوترينو القياسي الذي يبلغ 220 إلكترون فولت والذي تم اكتشافه في البحر الأبيض المتوسط ​​أن يأتي من متوهجات بعيدة

سجل كاشف KM3NeT تحت الماء أعلى نيوترينو طاقة تم اكتشافه على الإطلاق في عام 2023، بحوالي 220 بيتا إلكترون فولت (PeV). تشير دراسة حديثة من التعاون الدولي إلى أن الجسيم قد ينشأ من مجموعة من المجرات النشيطة البعيدة ذات الثقوب السوداء الهائلة التي تنبعث منها نفاثات نسبية تستهدف الأرض. وحدث الاكتشاف في قاع البحر الأبيض المتوسط، بالقرب من ساحل صقلية، ويفتح آفاقا جديدة لفهم أقوى المسرعات الكونية.

تم التقاط هذا الحدث، المسمى KM3-230213A، في 13 فبراير 2023 بواسطة وحدة ARCA الخاصة بمرصد KM3NeT، والذي لا يزال في مرحلة البناء الجزئي. تتجاوز الطاقة المقدرة للنيوترينو الأرقام القياسية السابقة للنيوترينوات عالية الطاقة بأكثر من رتبة من حيث الحجم.

النيوترينوات عبارة عن جسيمات دون ذرية عديمة الكتلة تقريبًا، وتتفاعل بشكل قليل جدًا مع المادة، مما يسمح لها بالسفر لمسافات كونية دون انحراف كبير. تمر المليارات عبر جسم الإنسان كل ثانية دون أن يكون لها أي تأثير، لكن الأحداث ذات الطاقة العالية مثل هذه تكشف عن عمليات فيزيائية فلكية متطرفة.

الكشف في قاع البحر

يستخدم KM3NeT شبكة من أجهزة الاستشعار الضوئية المثبتة في قاع البحر لالتقاط ضوء شيرينكوف الناتج عن الجسيمات الثانوية التي تنتج عندما تتفاعل النيوترينوات مع الماء. عبر الميون الناتج عن اصطدام النيوترينو KM3-230213A الكاشف بمسار أفقي تقريبًا.

وأكد التحليل التفصيلي الأصل الكوني للجسيم، باستثناء المصادر الجوية أو المحلية. أتاحت لنا طاقة الميون تقدير طاقة النيوترينو الأولي بحوالي 220 إلكترون فولت، مع فاصل ثقة يتراوح بين 110 و790 إلكترون فولت في معظم سيناريوهات المحاكاة.

Blazars كمصادر محتملة

أجرى باحثون من تعاون KM3NeT عمليات محاكاة لسيناريوهات فيزيائية فلكية مختلفة لتحديد الأصل الأكثر اتساقًا. ظهرت البلازارات كمرشح رئيسي، لأنها تعمل على تسريع الجسيمات إلى طاقات شديدة في نفاثات نسبية تتماشى مع خط رؤية الأرض.

تعد هذه المجرات النشطة موطنًا للثقوب السوداء الهائلة التي تستهلك المادة وتطلق البلازما بسرعات تقترب من سرعة الضوء. تفسر المساهمة التراكمية للعديد من البلازارات البعيدة الطاقة المرصودة بشكل أفضل من مصدر متفجر واحد.

عدم التزامن مع حدث واحد

يبحث العلماء عن ارتباطات مع حالات عابرة تم اكتشافها في نطاقات أخرى، مثل أشعة جاما أو الأشعة السينية أو الراديو، ولكن لم يتم العثور على مصادفات زمنية أو مكانية واضحة لـ KM3-230213A. وهذا يعزز فرضية وجود خلفية نيوترينو منتشرة ناتجة عن مجموعات المصدر.

تشير النتيجة إلى أن النيوترينوات ذات الطاقة العالية جدًا قد تنشأ من عمليات جماعية، وليس من أحداث معزولة، مثل انفجارات المستعرات الأعظم أو اندماج النجوم. سوف تساعد الملاحظات المستقبلية باستخدام الكاشف الكامل في تحسين هذا الاستنتاج.

Leia Tambem

اختبار البطارية الجديد يضع هاتف Galaxy S26 Ultra في المقدمة على iPhone 17 Pro Max في التصنيف العالمي

تكشف الأبحاث أن الآباء لا يدركون كيفية استخدام أطفالهم للذكاء الاصطناعي

خصم كبير على هاتف Galaxy S25 Plus يخفض قيمته إلى أقل من 4500 ريال في المتجر الإلكتروني

رسل كونيون فريدون

تجتاز النيوترينوات الكون دون أن تتعرض لامتصاص أو انحراف كبير بواسطة المادة بين النجوم، على عكس الفوتونات التي تتفاعل مع المجالات المغناطيسية والغاز. هذه الخاصية تجعلهم مراسلين مثاليين لدراسة المناطق الغامضة أو المسرعات الهادرونية الشديدة.

إن اكتشاف مثل هذا النيوترينو النشط يوسع نافذة المراقبة للظواهر التي تنبعث منها إشعاعات بمقاييس بيتا إلكترون فولت، مما يكمل التلسكوبات عند ترددات أخرى.

توسيع المرصد

لا يزال KM3Net قيد الإنشاء، مع تركيب وحدات إضافية في البحر الأبيض المتوسط ​​لزيادة الحجم الحساس. لقد سمح التكوين الجزئي بالفعل بالتقاط هذا الحدث النادر، مما يوضح إمكانات البنية التحتية.

ومن المتوقع، باستخدام الكاشف الكامل، تسجيل المزيد من النيوترينوات فائقة الطاقة، مما يتيح إجراء تحليلات إحصائية قوية لتوزيعاتها وأصولها. دراسات مثل تلك التي أجريت مؤخرًا على البلازارات توجه عمليات البحث المستهدفة في كتالوجات ذات أطوال موجية متعددة.

الآثار المترتبة على الفيزياء الفلكية الجسيمات

يسلط هذا الحدث الضوء على قدرة البلازارات على تسريع البروتونات والنوى إلى طاقات كافية لإنتاج النيوترينوات عبر التفاعلات البيونية. تتنبأ النماذج النظرية بالتدفقات المنتشرة المتوافقة مع المراقبة المعزولة.

يشير غياب النقاط النظيرة إلى أن الخلفية الكونية للنيوترينوات عالية الطاقة قد تهيمن عليها مساهمات من العديد من المصادر الخافتة والبعيدة. يتماشى هذا مع توقعات السكان خارج المجرة باعتبارهم مسؤولين بشكل أساسي عن هؤلاء الرسل.

تعزز الدراسة أهمية المراصد متعددة الرسائل لربط النيوترينوات بالانبعاثات الكهرومغناطيسية والأشعة الكونية، مما يعزز فهم العمليات الأكثر عنفًا في الكون.