ستاره شناسان زمزمه اشباح را شنیدند

به نقل از اسپیس، این کشف یک گام مهم در درک ما از زندگی و مرگ ستاره‌ها و چگونگی غنی‌سازی محیط‌هایشان با فلزات، عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم است. همچنین، این کشف می‌تواند به درک بهتر چگونگی تولد سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی هنگام مرگ ستاره‌های بزرگ کمک کند.

نوترینوها دومین ذرات رایج در جهان به شمار می‌روند و لقب ترسناک خود را به این دلیل گرفته‌اند که بدون بار و تقریباً بدون جرم هستند. نوترینوها به قدری شبح‌وار هستند که حدود ۱۰۰ تریلیون نوترینو با سرعتی تقریباً برابر با سرعت نور در هر ثانیه از شما عبور می‌کنند، اما اگر خوش شانس باشید، در طول زندگی خود فقط یکی از آنها با اتم‌های بدن شما تعامل خواهد داشت.

ارتباط تازه مطرح‌شده بین نوترینوها و تاریخچه انفجارهای ابرنواختری، حاصل اولین آشکارسازی یک شار از نوترینوها به نام «زمینه پراکنده نوترینوی ابرنواختر»(DSNB) پدیدار شده است. این شار از نوترینوها توسط یکی از بزرگترین آشکارسازهای نوترینو در جهان موسوم به «سوپر کامیوکانده»(Super-Kamiokande) شناسایی شد که در عمق ۱۰۰۰ متری زیر زمین در استان گیفو ژاپن واقع است.

«هیرویوکی سکیا»(Hiroyuki Sekiya)، پژوهشگر «دانشگاه توکیو»(UTokyo) گفت: مشاهده اولین نشانه جهان از تابش پراکنده نوترینو ابرنواختر، دستاوردی عمیقاً معنادار است و از آغاز پروژه سوپر کامیوکانده، هدفی دیرینه بوده است.

ابرنواخترها انواع گوناگونی دارند، اما ابرنواخترهایی که این پژوهش به آنها می‌پردازد، «ابرنواخترهای فروپاشی هسته» نام دارند. این نوع ابرنواخترها زمانی رخ می‌دهند که ستاره‌هایی بسیار بزرگتر از خورشید به پایان هسته‌زایی در هسته خود می‌رسند. هنگامی که آنها دیگر قادر به ترکیب عناصر برای ایجاد فلزات سنگین‌تر از آهن نیستند، ستاره‌ها نیز قادر به تولید انرژی بیرونی که میلیون‌ها سال آنها را در برابر فشار درونی گرانش متعادل کرده، نخواهند بود.

با توجه به این‌که گرانش، برنده نهایی این کشمکش کیهانی است، هسته ستاره فرو می‌ریزد و امواج ضربه‌ای شدیدی را به سمت بیرون و به لایه‌های بیرونی ستاره می‌فرستد که از هم جدا می‌شوند. این امر، هسته را به عنوان بقایای ستاره‌ای یا یک ستاره نوترونی یا یک سیاه‌چاله باقی می‌گذارد که در ابتدا توسط پوسته‌ای در حال گسترش از بقایای ابرنواختر احاطه شده است.

انرژی حاصل از این رویدادها توسط ذرات نور (فوتون‌ها) که در طیف الکترومغناطیسی پخش شده‌اند و همچنین توسط نوترینوها حمل می‌شود. با وجود این واقعیت که ابرنواخترها در طول ۱۳ میلیارد سال یا بیشتر، هر ثانیه فوران کرده‌اند تا نوترینوهایی را تولید کنند که به عنوان DSNB جمع می‌شوند، این سیگنال شبح‌وار هنوز ضعیف است و بیشتر شبیه به زمزمه است تا فریاد.

پژوهشگران برای شنیدن این زمزمه‌های کیهانی، تقریباً ۱۴ سال از داده‌های سوپر کامیوکانده را در قالب «پرتو چرنکوف»(Cherenkov light) تحلیل کردند که هنگام تعامل نوترینوها با ۵۰ هزار تن آب فوق خالص ایجاد می‌شود.

این نشان‌دهنده سیگنالی از نوترینوها بود که با آنچه از DSNB انتظار می‌رود، مطابقت داشت. این سیگنال هنوز به تأیید نیاز دارد، اما شاخصی قوی از DSNB به شمار می‌رود.

«یوسوکه آشیدا»(Yosuke Ashida)، پژوهشگر «دانشگاه توهوکو»(Tohoku University) گفت: ما در حال حاضر در حال برنامه‌ریزی برای ترکیب مشاهدات جاری در سوپر کامیوکانده با آشکارساز جانشین آن «هایپر کامیوکانده»(Hyper-Kamiokande) برای بهبود بیشتر حساسیت در پژوهش‌های مشترک آینده هستیم.