الولايات المتحدة – أظهر علماء أن انبعاث الأشعة السينية من مجموعة من النجوم النيوترونية المعروفة باسم Magnificent Seven، مفرط للغاية لدرجة أنه يمكن أن يكون قادما من جسيمات متوقعة منذ فترة طويلة.
وإذا تأكدت النتائج، فإن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعد في كشف بعض ألغاز الكون المادي – بما في ذلك طبيعة المادة المظلمة الغامضة.
وقال عالم الفلك، رايموند كو، من جامعة مينيسوتا: “كان العثور على الأكسيونات أحد الجهود الرئيسية في فيزياء الجسيمات عالية الطاقة، سواء من الناحية النظرية أو في التجارب. نعتقد أن الأكسيونات يمكن أن توجد، لكننا لم نكتشفها بعد. يمكنك التفكير في الأكسيونات على أنها جسيمات شبح. ويمكن أن تكون في أي مكان في الكون، لكنها لا تتفاعل معنا بقوة، لذلك ليس لدينا أي ملاحظات منها حتى الآن”.
وتأتي الأكسيونات عبارة عن جسيمات افتراضية ذات كتلة منخفضة للغاية، وُضعت لأول مرة في السبعينيات لحل مسألة تتبع القوى الذرية القوية شيئا يسمى تناظر تكافؤ الشحنة، عندما تقول معظم النماذج إنها لا تحتاج إلى ذلك.
وتنبأت العديد من نماذج نظرية الأوتار بالأكسيونات – وهو حل مقترح للتوتر بين النسبية العامة وميكانيكا الكم. لذلك لدى العلماء عدد من الأسباب الوجيهة حقا للبحث عنها.
وإذا كانت موجودة، فمن المتوقع أن يتم إنتاج الأكسيونات داخل النجوم. وهذه الأكسيونات النجمية ليست هي نفسها أكسيونات المادة المظلمة، لكن وجودها يعني وجود أنواع أخرى من المحاور.
وتتمثل إحدى طرق البحث عن الأكسيونات في البحث عن الإشعاع الزائد. ومن المتوقع أن تتحلل الأكسيونات إلى أزواج من الفوتونات في وجود مجال مغناطيسي – لذلك إذا تم اكتشاف المزيد من الإشعاع الكهرومغناطيسي أكثر مما ينبغي في منطقة من المتوقع حدوث هذا الانحلال فيها، فقد يشكل ذلك دليلا على الأكسيونات.
وهذه النجوم النيوترونية – النوى المنهارة للنجوم الضخمة الميتة التي ماتت في مستعر أعظم – لا تتجمع في مجموعة، ولكنها تشترك في عدد من السمات. إنها جميعا نجوم نيوترونية معزولة في منتصف العمر تقريبا، بعد مئات الآلاف من السنين من الموت النجمي.
وتنبعث منها أشعة سينية منخفضة الطاقة (ناعمة) أثناء قيامها بذلك. ولديها جميعا مجالات مغناطيسية قوية، أقوى تريليونات المرات من الحقول الأرضية، قوية بما يكفي لتحفيز الأكسيونات. وجميعها قريبة نسبيا، على بعد 1500 سنة ضوئية من الأرض. وهذا يجعلها مختبرا ممتازا للبحث عن الأكسيونات، وعندما قام فريق من الباحثين – بقيادة المعد الكبير والفيزيائي بنجامين سافدي، من مختبر لورانس بيركلي الوطني – بدراسة Magnificent Seven باستخدام تلسكوبات متعددة، حددوا الطاقة العالية (الصعبة) X – انبعاث أشعة غير متوقع للنجوم النيوترونية من هذا النوع.
ومع ذلك، في الفضاء، هناك العديد من العمليات التي يمكن أن تنتج الإشعاع، لذلك كان على الفريق أن يدرس بعناية المصادر المحتملة الأخرى للانبعاثات.
وينبعث من النجوم النابضة، على سبيل المثال، أشعة سينية؛ لكن الأنواع الأخرى من الإشعاع المنبعث من النجوم النابضة، مثل موجات الراديو، غير موجودة في النجوم السبعة الرائعة.
ويقول الاحتمال الآخر إن المصادر التي لم تُحلّ بالقرب من النجوم النيوترونية، يمكن أن تنتج انبعاث أشعة إكس الصلبة. ولكن مجموعات البيانات التي استخدمها الفريق، من مرصدين مختلفين للأشعة السينية – XMM-Newton وChandra – أشارت إلى أن الانبعاث قادم من النجوم النيوترونية.
كما وجد الفريق أنه من غير المحتمل أن تكون الإشارة نتيجة تراكم لانبعاثات الأشعة السينية.
وقال كو: “نحن لا ندعي أننا توصلنا إلى اكتشاف الأكسيون حتى الآن، لكننا نقول إن فوتونات الأشعة السينية الإضافية يمكن تفسيرها بواسطة الأكسيونات. إنه اكتشاف مثير للزيادة في فوتونات الأشعة السينية، وهو احتمال مثير يتوافق بالفعل مع تفسيرنا للأكسيونات.”
وستكون الخطوة التالية هي محاولة التحقق من النتيجة. وإذا تم إنتاج الفائض بواسطة الأكسيونات، فيجب أن ينبعث معظم الإشعاع عند طاقات أعلى من طاقات XMM-Newton وChandra القادرة على الكشف.
ويمكن أن تكون النجوم القزمة البيضاء الممغنطة مكانا آخر للبحث عن انبعاث الأكسيون.
ونُشر البحث في مجلة Physical Review Letters.
المصدر: ساينس ألرت