کشفی تاریخی در اعماق آسمان: کشف جلادِ ستاره‌ها!

زی‌سان: دانشمندان یک نوع ذره شبح‌گون را آشکارسازی کردند که از یک ستاره تکه تکه شده ناشی می‌شود. این ذره کشف شده نه تنها یک "شتاب دهنده ذرات کیهانی" است بلکه یک توضیح ممکن برای ذرات با انرژی بالا در عالم به شمار می‌رود. 

محققان یک نوترینوی با انرژی بالا را آشکار کرده اند که در یک بازه زمانی ۷۰۰ میلیون ساله سفر کرده و زمانی که یک سیاهچاله، یک ستاره را تکه تکه کرده به درون کیهان پرتاب شده است. این سیاهچاله ۳۰ میلیون برابر خورشید جرم دارد و گرانش آن به قدری شدید است که ستاره‌ها را خرد و پاره پاره می‌کند. 

رابرت اشتاین یکی از محققان مرکز تحقیقات شتابدهنده ذرات الکترون-سینکروترون آلمان می‌گوید: «زمانی که شما به چیزی نزدیک‌تر می‌شوید، نیروی گرانش مدام قوی‌تر و قوی‌تر می‌شود. این به معنای آن است که گرانش سیاهچاله‌ها، سمت نزدیک‌تر ستارگان را با قدرتی بیش از سمت دورتر ستارگان به سمت خود می‌کشد. موضوعی که به اثر کششی منجر می‌شود. [توضیح مترجم: stretching effect در کیهان شناسی به تفاوت در نیرو‌های گرانشی دو سوی مختلف یک شیء نزدیک به سیاهچاله گفته می‌شود] این تفاوت‌ها نیروی کشندی نامیده می‌شوند و زمانی یک ستاره نزدیک‌تر می‌شود، این نیرو‌های کشندی نیز قوی‌تر می‌شوند و در نهایت ستاره را تکه تکه و پاره پاره می‌کند و سپس چیزی اتفاق می‌افتد که ما آن را رویداد ازهم پاشیدگی کشندی می‌نامیم. این هم فرایندی است که در جزر و مد‌های زمینی هم اتفاق می‌افتد، اما از بخت خوش ما ماه، زمین را با چنان قدرتی به سمت خود نمی‌کشد که زمین پاره پاره شود.

نیمی از بقایای به جا مانده از برخورد ستاره با سیاهچاله به فضا پرتاب می‌شود. اما نیمه دیگر در یک دیسک چرخان پیرامون سیاهچاله باقی می‌ماند و مانند آب در اطراف چاهک ظرفشویی می‌چرخد و با این کار، داغ و درخشان می‌شود. 

چنین تابشی در آوریل ۲۰۱۹ در مرکز رویداد ستاره‌شناسی گذرا تسوئیکی (ZTF) در کالیفرنیا از زمین شناسایی شد. در ماه اکتبر، رصدخانه ردیاب نوترینو آیس کیوب در قطب جنوب، یک نوترینوی بسیار پر انرژی را ردیابی و شناسایی کرد که با انرژی دست کم ۱۰ برابر بیشتر از هر شتابدهنده ذرات موجود روی زمین، به یخ‌های قطب جنوب برخورد کرد. نوترینویی که از همان رویداد ازهم پاشیدگی کشندی نشأت گرفته بود. 

با در نظر گرفتن اینکه دانشمندان قادر بودند این رویداد را با استفاده از تلسکوپ‌های مختلفی ثبت کنند -مشاهده با تلسکوپ‌های رادیویی، اپتیکی و شواهد فرابنفش از پدیده از هم گسستگی- این امکان فراهم شد که جزییات بیشتری گردآوری شود. به مراتب بیش از حالتی که اگر تلسکوپ‌های مختلف برای بررسی این پدیده وجود نداشت. این ستاره‌شناسی «چند پیام‌رسانی» باعث می‌شود که بتوان درکی به مراتب بیشتر از رخداد‌های فضا به دست آورد. 

این نخستین ذره‌ای است که ردّ آن تا «رویداد ازهم پاشیدگی کشندی» یا اصطلاحا TDE دنبال می‌شود و نشان می‌دهد که دانشمندان حق دارند که فکر کنند ستارگان تکه تکه شده می‌توانند به عنوان شتابدهنده طبیعی ذرات عمل کنند. این بررسی، همچنین یکی از قدیمی‌ترین شواهد مبنی بر این است که سیاهچاله‌ها، ستاره‌ها را در یکی از رویداد‌های ازهم پاشیدگی کشندی، نابود می‌کنند و می‌تواند به دانشمندان این امکان را بدهد که در نهایت دریابند که آیا این‌ها دلیل پرانرژی‌ترین ذرات موجود در عالم، یعنی پرتو‌های بسیار انرژی بالای کیهانی (UECR) هستند یا خیر.

پیدا کردن چنین نوترینو‌هایی بسیار دشوار است، زیرا ردیابی آن‌ها تا منشاء و منبع شان و مشاهده آن‌ها به سادگی ممکن نیست. از این رو کشف این نوترینو‌ها توسط دانشمندان، به عبارتی کشف منبع آن‌ها و همچنین کشف بالقوه منبع پرتو‌های پرانرژی موجود در عالم نیز بسیار دشوار است. شوِورد وان ولسِن یکی از نویسندگان این مقاله در اظهاراتی می‌گوید: «این نتایج دومین باری محسوب می‌شود که در آن منبع نوترینو‌های انرژی بالا تا منبع خود ردگیری و ردیابی می‌شوند.»

این یافته‌ها در نتیجه تحقیقات گروهی از دانشمندان از بیش از چند موسسه پژوهشی انجام شده و در مجله علمی نیچر آسترونومی منتشر شده است.

در حالی که آشکارسازی نوترینو‌های با انرژی بالا و قابلیت ردیابی آن‌ها تا منبع بسیار نادر و کمیاب است، اما ممکن است به زودی دیگر اینطور نباشد. دانشمندان امیدوارند که امکانات و تجهیزات جدید بتواند آن را به یک اتفاق دائمی و همیشگی تبدیل کنند.

فرانسیس هالزن، استاد دانشگاه ویسکانسین-مدیسن و مدیر پژوهش رصدخانه ردیاب نوترینو آیس کیوب که البته به شکل مستقیم در نوشتن این مقاله مشارکت نداشته می‌گوید: «ما ممکن است در این جا فقط در حال تماشای نوک قله یخ باشیم. در آینده، انتظار داریم که نوترینو‌های با انرژی بالای به مراتب بیشتری، همچنین منابع آن‌ها را پیدا کنیم.»

«نسل جدیدی از تلسکوپ‌ها وجود دارد که ساخته شده‌اند تا حساسیت بیشتری نسبت به «رویداد‌های ازهم پاشیدگی کشندی» و سایر منابع احتمالی نوترینو داشته باشند. حتی فراتر از آن، توسعه رصدخانه ردیاب نوترینو آیس کیوب می‌تواند تعداد موارد شناسایی نوترینو‌های کیهانی را دستکم ۱۰ برابر کند.»