در جست‌وجوی مکان از دست رفته

پرانرژی‌ترین ذرات جهان یک بار دیگر به درون مخفیگاه‌شان خزیدند. سال گذشته به نظر رسید که منشا این ذرات با دنبال کردن ردپای آنها به سوی مجموعه‌ای از سیاهچاله‌های غول‌آسا در کهکشان‌های دور و بر، سرانجام پیدا شده باشد. اما بررسی اخیر دانشمندان سایه‌ای از شک بر آن نتایج افکنده است. پرتو‌های فوق پر انرژی کیهانی (UHECR) ذرات زیر اتمی منفردی هستند با انرژی‌ای بالغ بر ۱۰۲۰ الکترون ولت، سطحی از انرژی که بسیار فراتر از چیزی است که در شتاب‌دهنده‌های ذرات به دست می‌آید. زمانی که این ذرات با اتمسفر زمین برخورد می‌کنند بارانی از دیگر ذرات را به وجود می‌آورند که بر زمین فرود می‌آید. این پدیده بیش از هر آشکارساز دیگری، توسط رصدخانه پیر آوگر در آرژانتین ثبت شده است. در نوامبر ۲۰۰۷ گروهی از دانشمندان در رصدخانه آوگر که بر زاویه ورود ۲۷ پرتو بسیار پرانرژی کیهانی خیره مانده بودند، دریافتند این ذرات در الگوی معنی‌داری حرکت می‌کنند. بیشتر این ذرات با زاویه ۳ درجه از جهت کهکشان‌های فعال دور و بر آمده بودند که همه آنها سیاهچاله‌های غول‌پیکری در مرکزشان دارند و انواع بسیاری از پرتو‌ها را گسیل می‌کنند.
بنابراین اینگونه به نظر رسید که این کهکشان‌ها نیز پرتو‌های فوق پر انرژی کیهانی ساطع می‌کنند. به تازگی گروه دیگری از دانشمندان به رهبری ایگور موسکالنکو (I. Moskalenko)، از دانشگاه استنفورد این کهکشان‌های فعال و دیگر کهکشان‌های واقع بر امتداد همان خط دید را با دقت بیشتری زیر نظر گرفتند. این محققان دریافتند که این گروه از کهکشان‌ها به هیچ وجه مورد قابل توجه و خاصی نیستند. به گفته موسکالنکو «این نمونه شامل کهکشان‌های فعالی است که عمدتا توان پایین هستند.» چنین کهکشان‌های فعال ضعیفی بسیار رایج‌اند، در واقع آنقدر رایج که اخترشناسان انتظار دارند در زاویه ۳ درجه از هر جهتی در آسمان چند تا از آنها دیده شود. به گفته موسکالنکو «ارتباطی که گروه تحقیقاتی آوگر میان مشاهدات‌شان یافتند بیشتر شبیه انطباقی تصادفی است.»
علاوه بر این موسکالنکو معتقد است که این کهکشان‌های کوچک با فعالیت ضعیف، فاقد قدرت شلیک لازم برای تولید پرانرژی‌ترین تشعشع‌های کیهانی هستند. برای مثال در این کهکشان‌ها هیچ نشانی از گسیل پرتو‌های پرانرژی گاما به چشم نمی‌خورد که به اعتقاد او این پرتو‌ها باید با شتاب ناشی از پرتو‌های کیهانی به حرکت درآیند. در مقابل موسکالنکو معتقد است که پرتو‌های فوق پر انرژی کیهانی به احتمال بیشتر باید از انواع بسیار پر انرژی‌تر کهکشان‌های فعال مثل کواسار‌ها (اخترنماها) و کهکشان‌های رادیویی به ویژه آنهایی که فواره‌های پر سرعتی از مواد را به آسمان شلیک می‌کنند، آمده باشند. در واقع دانشمندان از تحقیقات پیشین می‌دانند که چنین کهکشان‌هایی پرتو‌های گاما ساطع می‌کنند. برخی از پرتو‌های کیهانی مشاهده شده توسط گروه آوگر با نمونه‌های متعلق به کهکشان‌های فعال پرقدرت منطبق شدند. دست‌کم چهار تا از این پرتو‌های کیهانی باید از یک کهکشان رادیویی موسوم به Centaurus A شلیک شده باشند که تنها ۱۲ میلیون سال نوری با ما فاصله دارد. موسکالنکو و همکارانش بر این باورند که بقیه آن پرتو‌های کیهانی نیز باید از یکی از کهکشان‌های فعال مجهز به فواره در همین نزدیکی‌ها شلیک شده باشد، هرچند اگر جهت ورودشان با چنین منابعی منطبق نباشد.
در واقع علت چنین عدم‌انطباقی این است که این پرتو‌های کیهانی به احتمال فراوان پروتون‌ها یا ذرات باردار سنگینی هستند که مسیر حرکت‌شان تحت تاثیر میدان‌های مغناطیسی خمیده می‌شود. موسکالنکو در ادامه خاطرنشان کرد که قدرت و امتداد میدان‌های مغناطیسی بین کهکشانی به خوبی روشن نیست بنابراین ممکن است که این میدان‌های مغناطیسی بتوانند مسیر پرتو‌های کیهانی را بیش از ۳ درجه خم کنند. از این رو کهکشان‌های رادیویی مثل Centaurus A باید بتوانند با زاویه‌ای در این حدود به طرف ما شلیک کنند. اما جیم هینتون (J. Hinton)، یکی از اعضای گروه آوگر از دانشگاه لیدز در انگلستان، با تفسیر موسکالنکو از اطلاعات به دست آمده به هیچ وجه موافق نیست.
به اعتقاد هینتون این حقیقت که این کهکشان‌ها ضعیف‌اند، حکایت از آن دارد که بیشترشان نباید بتوانند حتی یک پرتو کیهانی فوق پرانرژی تولید کنند که بتواند به آشکارسازی در زمین برسد. در واقع این مسئله توضیح می‌دهد که چرا با وجود کهکشان‌های فعال بسیار زیادی که به لحاظ تئوری باید پرتو‌های کیهانی تولید کنند، رصدخانه آوگر تنها ۲۷ پرتو فوق پرانرژی کیهانی را شناسایی کرد. به گفته هینتون «مشاهده هر یک از این پرتو‌ها تا حد بسیار زیادی شانسی است. همچنین این مسئله نشان می‌دهد که بر خلاف باور آنها، کهکشان‌های فعال ساطع‌کننده پرتو‌های فوق پر انرژی کیهانی، انواع رایجی در طبیعت هستند. در واقع ساطع کردن این پرتو‌ها تنها به کهکشان‌های رادیویی قدرتمند اختصاص ندارد.» هینتون در ادامه افزود: «این استنباطی است که مایه شگفتی بسیاری از محققان و در نهایت انتقاد از سوی آنها شده است. اما شاید طبیعت به راستی همین شکلی باشد.» با اینکه معمای پرتو‌های فوق پرانرژی کیهانی هنوز حل نشده است اما شاید به زودی حل شود. رصدخانه آوگر که نخستین نتایج رصد‌هایش را در سال ۲۰۰۵ منتشر کرد تقریبا کامل شده و از این به بعد می‌تواند اطلاعات مربوط به پرتو‌های کیهانی را با سرعتی بیش از گذشته جمع‌آوری کند.

New Scientist, May ۱۳, ۲۰۰۸

منبع : روزنامه کارگزاران