كيف يرسم علماء الفلك خرائط للكون دون ضوء؟

صورة متخيلة لمجرة درب التبانة (ليلي لي وشوان جونسون)

تمكن علماء الفلك، لأول مرة، من رسم خريطة لمجرتنا باستخدام شيء آخر غير أشعة الضوء، وهو الاكتشاف الذي يشير إلى ظهور طريقة جديدة لدراسة ما يجري داخل مركز مجرة درب التبانة المزدحم.

ووفق مقال علمي جديد نشرته دورية «نيتشر» الخميس الماضي، فإن هذه البيانات جاءت من مرصد «آيس كيوب» الموجود تحت سطح القطب الجنوبي، الذي يكتشف النيوترينوات الأخف وزناً والأكثر انتشاراً بين الجسيمات الأولية في الكون.

ويتمثل هذا المرصد في مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار التي يبلغ عددها 5160، والتي جرى دفنها في عُمق يبلغ طوله أكثر من 1.5 كيلومتر تحت سطح الغطاء الجليدي.

وعلى مدى عشر سنوات، استطاع المرصد اكتشاف النيوترينوات الواحدة تلو الأخرى، وقام بقياس الاتجاهات التي أتت منها، ما سمح للباحثين برسم خريطة تشير إلى أن أصلها يعود إلى مركز مجرة درب التبانة.

ويقول الباحثون إن رسم أول خريطة نيوترينو لمجرتنا هي علامة فارقة في مجال علم فلك النيوترينو الناشئ (فرع من فروع علم الفلك الذي يدرس الأجرام الفلكية بواسطة أجهزة الكشف عن النيوترينو في المراصد الخاصة)، مشيرين إلى أن هذه الخريطة هي مجرد البداية، حيث يجري بناء العديد من مراصد الكشف عن النيوترينو الأخرى في مواقع من البحر الأبيض المتوسط إلى سيبيريا.

ومن المعروف أن النيوترينوات تنشأ من خلال عدد لا يحصى من عمليات الجسيمات دون الذرية، من الاندماج النووي في قلب الشمس والنشاط الإشعاعي في صخور الأرض إلى الاصطدامات عالية الطاقة للجسيمات الموجودة بين النجوم مع الغلاف الجوي.

وفي العقد الماضي، بحث مرصد «آيس كيوب» بشكل أعمق في الفضاء، وكشف عن نيوترينوات ذات طاقات عالية، وحدد أن أصولها تعود إلى مصادر كونية بعيدة.

ويقول المتحدث باسم المرصد فرنسيس هالزن، وهو فيزيائي في جامعة ويسكونسن ماديسون: «لدينا الآن معلومات عن المصادر الموجودة خارج المجرة أكثر من تلك الموجودة في المجرة نفسها، وهو أمر مذهل».

ويعمل «آيس كيوب» والمراصد الأخرى على تحويل النيوترينوات إلى أداة للتحديق في الأماكن التي يصعب الوصول إليها، مثل الدوامات الكثيفة للمادة التي تدور حول الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات، والتي يمكن أن تكشف الطاقات الشديدة الناتجة عنها عن ظواهر فيزيائية جديدة، وقد يساعد هذا النهج في الكشف عن مصدر الأشعة الكونية المتمثل في البروتونات أو النوى الذرية الأثقل التي تتحرك بسرعة الضوء تقريباً.

وقد جرى الانتهاء من بناء «آيس كيوب» في عام 2010 والذي كان يهدف إلى دراسة مجموعة واسعة من الظواهر الكونية التي قد تنتج نيوترينوات ذات طاقات عالية أكثر طاقة بآلاف المرات من تلك التي تتشكل أثناء الاندماج النووي في النجوم أو نتيجة للنشاط الإشعاعي.