جهان توسط 'اشباح کیهانی' به نام نوترینوها تسخیر شده است و تحقیقات جدید نشان میدهد که این ذرات ممکن است 'زمزمههای' ستارگانی باشند که طی میلیاردها سال در انفجارهای ابرنواختری مردهاند. این کشف گامی مهم در درک ما از زندگی و مرگ ستارگان و چگونگی غنیسازی محیط آنها با فلزات (عناصر سنگینتر از هیدروژن و هلیوم) است. همچنین میتواند به درک بهتر چگونگی تولد سیاهچالهها و ستارههای نوترونی هنگام مرگ ستارگان عظیم کمک کند.
نوترینوها: اشباح کیهانی
نوترینوها که دومین ذرات رایج در جهان هستند، لقب ترسناک خود را به دلیل بیباری و نزدیک به بیجرمی گرفتهاند؛ آنقدر شبحمانند که هر ثانیه حدود ۱۰۰ تریلیون نوترینو با سرعت نزدیک به نور از بدن شما عبور میکنند، اما در طول عمرتان تنها یکی از آنها با اتمهای بدن شما برهمکنش خواهد داشت، اگر خوششانس باشید. این ذرات در انفجارهای ابرنواختری تولید میشوند.
کشف پسزمینه پراکنده نوترینوی ابرنواختری (DSNB)
ارتباط تازه پیشنهاد شده بین نوترینوها و تاریخچه انفجارهای ابرنواختری از اولین شناسایی شار نوترینوها به نام پسزمینه پراکنده نوترینوی ابرنواختری (DSNB) پدید آمده است. این شار توسط یکی از بزرگترین آشکارسازهای نوترینوی جهان، سوپر-کامیوکانده، که در عمق ۳۲۸۰ فوتی (۱۰۰۰ متری) زیر زمین در استان گیفو ژاپن قرار دارد، شناسایی شد.
هیرویوکی سکیا از دانشگاه توکیو در بیانیهای گفت: 'مشاهده اولین نشانه جهان از پسزمینه پراکنده نوترینوی ابرنواختری یک دستاورد عمیقاً معنادار است و از ابتدای پروژه سوپر-کامیوکانده یک هدف دیرینه بوده است.'
ستارگان با یک انفجار خاموش میشوند اما با یک زمزمه ادامه مییابند
ابرنواخترها انواع مختلفی دارند، اما آنچه این تحقیق به آن میپردازد به اصطلاح ابرنواخترهای فروپاشی هسته است. این نوع زمانی رخ میدهد که ستارگان بسیار پرجرمتر از خورشید به پایان هستهزایی در هسته خود میرسند. هنگامی که دیگر قادر به همجوشی عناصر برای ایجاد فلزات سنگینتر از آهن نیستند، ستارگان نمیتوانند انرژی برونرفتی را تولید کنند که میلیونها سال آنها را در برابر فشار گرانش به داخل متعادل کرده بود.
بنابراین، با پیروزی نهایی گرانش در این کشمکش کیهانی، هسته ستاره فرو میریزد و امواج ضربهای شدید را به لایههای بیرونی ستاره میفرستد که از هم جدا میشوند. این امر هسته را به عنوان یک بازمانده ستارهای، یا یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله، باقی میگذارد که در ابتدا توسط پوستهای در حال انبساط از بقایای ابرنواختری احاطه شده است.
انرژی این رویدادها توسط ذرات نور (فوتونها) در سراسر طیف الکترومغناطیسی و همچنین توسط نوترینوها منتقل میشود. با این حال، علیرغم این واقعیت که ابرنواخترها در طول حدود ۱۳ میلیارد سال هر ثانیه فوران میکنند تا نوترینوهایی را تولید کنند که به عنوان DSNB انباشته میشوند، این سیگنال شبحمانند همچنان ضعیف است، یک زمزمه به جای یک فریاد.
چگونه زمزمههای کیهانی شنیده شد
برای 'شنیدن' این زمزمههای کیهانی، تیم پشت این تحقیق تقریباً ۱۴ سال داده از سوپر-کامیوکانده را در قالب نور چرنکوف که هنگام برهمکنش نوترینوها با ۵۰٬۰۰۰ تن آب فوقخالص تولید میشود، تجزیه و تحلیل کرد. این یک سیگنال از نوترینوها را نشان داد که با آنچه از DSNB انتظار میرفت همخوانی دارد. این سیگنال هنوز نیاز به تأیید دارد، اما نشاندهنده قوی از DSNB است، اولین موردی که بشر تاکنون داشته است.
یوسوکه آشیدا از دانشگاه توهوکو، عضو تیم، گفت: 'ما در حال برنامهریزی برای گنجاندن مشاهدات جاری در سوپر-کامیوکانده به همراه آشکارساز جانشین آن، هایپر-کامیوکانده، برای بهبود بیشتر حساسیت در مطالعات همکاری آینده هستیم.'
نتایج تیم در ۲۵ ژوئن ۲۰۲۶ در کنفرانس نوترینو ۲۰۲۶: سی و دومین کنفرانس بینالمللی فیزیک و اخترفیزیک نوترینو، که در دانشگاه کالیفرنیا، ارواین، ایالات متحده برگزار شد، ارائه گردید.
این کشف نه تنها درک ما از نوترینوها و ابرنواخترها را عمیقتر میکند، بلکه پنجرهای به تاریخ کیهان و نحوه شکلگیری عناصر سنگین باز میکند.
