راه شیری را هرگز به این شکل ندیده اید، عکس - فروشگاه کوچک

این اولین باری است که ما کهکشان راه شیری را به جای تماشا به وسیله طول موج های متفاوت، به صورت نقاشی شده با یک ذره مشاهده می کنیم. نتیجه این کار مطالعاتی که در نشریه ساینس منتشر شده است، یک پنجره تازه به روی فضای کیهانی پیش چشم محققان می گشاید.

تصور بر این است که نوترینو با انرژی بالای برخورد ذرات باردار موسوم به اشعه های کیهانی با ماده دیگر فراوری می گردد. به دلیل محدودیت تجهیزات ردیابی موجود، هنوز مجهولات زیادی درباره اشعه کیهانی وجود دارد. از این رو، نوترینوها راه دیگری برای مطالعه اشعه های کیهانی هستند.

از حدود یکصد سال پیش این مساله شناخته شده است که راه شیری در واقع یک کهکشان یا دنیا جزیره ای و یکی از میان یکصد میلیارد کهکشان دیگر است. در پی آن و با گگردده شدن پنجره های ستاره شناسی تازه، ما خانه کهکشانی خود را در طول موج های متفاوتی از نور - در امواج رادیویی، در باندهای مختلف مادون قرمز، در اشعه ایکس و در اشعه گاما - مشاهده نموده ایم.

اکنون می توانیم خانه و کاشانه کهکشانی خود را به وسیله ذرات نوترینو مشاهده کنیم. این ذرات جرم بسیار پایین و تراکنش بسیار ضعیف با مواد دیگر دارند و به همین دلیل ذرات شبح لقب گرفته اند. نوترینوها زمانی از کهکشان ما ساطع می شوند که اشعه های کیهانی با ماده بین ستاره ای برخورد می نماید. با این حال، نوترینو بعلاوه به وسیله ستارگانی مانند خورشید، بعضی از ستارگان در حال انفجار یا ابرنواختر و احتمالا بعلاوه به وسیله انفجارهای اشعه گاما و دوراختر یا کوازار نیز فراوری می گردد. از این رو، آنها می توانند چشم انداز بی سابقه ای از فرایندهای با انرژی بالا در کهکشان در اختیار ما بگذارند؛ چشم انداز ای که تنها با استفاده از نور قابل دسترس نیست.

این پیشرفت تازه با یک تلسکوپ تا حدی عجیب حاصل شده است؛ تلسکوپی که در عمق چندین کیلومتری زیر پوشش یخی قطب جنوب کار گذاشته شده است. این تجهیزات موسوم به رصدخانه نوترینو یخی (IceCube Neutrino Observatory) از یک گیگاتن یخ بسیار شفاف در زیر فشار شدید برای ردیابی نوعی از انرژی موسوم به اشعه چرنکوف (Cherenkov) استفاده می نماید.

این اشعه ضعیف به وسیله ذرات باردار ساطع می گردد که در یخ سریعتر از نور حرکت می نماید. این ذرات به وسیله نوترینوهای واردشونده حاصل از برخوردهای اشعه های کیهانی در کهکشان و برخورد با اتم ها در یخ ایجاد می شوند.

تحلیل داده های 10 سال گذشته این رصدخانه با استفاده از تکنیک های پیچیده یادگیری ماشین، نزدیک به 60 هزار رویداد نوترینو با انرژی بالای 500 گیگاالکترون ولت (GeV) حاصل کرد که تنها هفت درصد آنها از منشاء فیزیک نجومی است و منشاء بقیه آنها نوترینوهای فراوریشده در اتمسفر زمین است.

محققان قصد دارند در آینده با تجهیزات IceCube-Gen2 که 10 بار بزرگتر از تجهیزات فعلی است، رویدادهای نوترینوی بیشتری را ثبت نمایند و به این ترتیب تصویر تار و مبهم فعلی به چشم انداز ای واضح تر از کهکشان تبدیل خواهد شد.

5858