الأوركسترا الهجينة لـ«بيڤاترون»: سيمفونية الجسيمات عند الحدود القصوى ✦
في قلب المجرة، على بُعد نحو 7 آلاف فرسخ فلكي، يختبئ مسارع طبيعي حقيقي. إنه نجم نيوتروني يدور بسرعة جنونية — نجم نابض يُدعى PSR J1849-0001، تخلّف عن انفجار مستعر أعظم. اكتُشفت هذه النجوم قبل نصف قرن على يد جوسلين بيل بورنيل، وتنبأ بها من قبل فريتز زفيكي. لفترة طويلة، اعتُبرت النجوم النابضة مجرد منارات كونية. لكن هذا النجم تحديدًا أثبت قدرةً أكبر. يصل إشعاعه من أشعة غاما، الذي رصده مرصد LHAASO، إلى 2 بيتا إلكترون فولت — طاقة تفوق قدرة مصادم الهادرونات الكبير بمئتي مرة. يُطلق على هذا النوع من الأجسام اسم «بيڤاترون»، وهو مرتبط مباشرة بألغاز أصل الأشعة الكونية الأعلى طاقة.
تخيّل أوركسترا حيث تحل الجسيمات الأولية محل آلات الكمان والأبواق، ويكون النجم النابض هو المؤلف الموسيقي. تنفخ رياحه حول البقايا النابضة — سديمًا متوهجًا يشبه حفرة الأوركسترا الكونية. هنا، تبدأ الإلكترونات، المتسارعة إلى ما يقرب من سرعة الضوء، عزفها: فهي تشتت كمات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي — الشفق القديم للانفجار العظيم. يولّد تأثير كومبتون العكسي هذا أشعة غاما تصل طاقتها إلى عدة تيرا إلكترون فولت. لكن من أجل أعلى النغمات — طاقة 2 بيتا إلكترون فولت — يلزم أدوات أخرى. تظهر على المسرح البروتونات — وهي جسيمات نووية ثقيلة متسارعة في البقايا النابضة نفسها. تغادر السديم وتصطدم بسحابة هائلة من الهيدروجين الجزيئي المجاور، مولدة وابلات من البيونات المتعادلة التي تتحلل فورًا إلى أشعة غاما. هكذا تُولد سيمفونية هجينة — تعزف الإلكترونات والبروتونات بتناغم، لتغطي كامل الطيف من الأشعة السينية حتى أقصى الطاقات.
كيف نتأكد أننا أمام عزف ثنائي وليس منفردًا؟ تتجمع الأدلة من طرق التحليل الطيفي والقياس الضوئي — قياسات التدفق عند أطوال موجية مختلفة. النموذج الإلكتروني البحت يُصدر نشازًا عند النغمات العالية، إذ يتطلب قطعًا غير طبيعي للطيف، بينما النموذج البروتوني البحت لا يرقى إلى جهارة التوهج الأعلى لأشعة غاما. أما السيناريو الهجين، فعلى العكس، يأتي صوتًا صافيًا ويصيب النوتات بدقة: فأشد الإشعاعات قساوة يتوافق مكانيًا مع سحابة الهيدروجين. المجال المغناطيسي في السديم بالكاد يبلغ 4 ميكرو غاوس، وكأنه حفرة الأوركسترا التي تمنع الموسيقيين من التشتت، لكنها لا تكبّل حركاتهم.
هذا الاكتشاف يدفع إلى إعادة النظر في دور السدم النابضة القديمة في ملء المجرة بالأشعة الكونية. ربما تكون هذه البيڤاترونات الهجينة، لا بقايا المستعرات العظمى الفتية، هي المسيطرة في منطقة انكسار الطيف — «الركبة» الغامضة عند طاقات تقارب 3 بيتا إلكترون فولت. الخطوة التالية هي التقاط الصدى النيوترينوي. إذا كانت العمليات الهادرونية تجري على قدم وساق، فإن تلسكوبات النيوترينو مثل NEON ستلتقط الرسل عديمي الكتلة، مؤكدةً أن النجم النابض يعزف على أداتين في آن واحد. وربما تكون الخلفية المجرية للأشعة الكونية ليست ضوضاء، بل سيمفونية متعددة الأصوات من هذه الأوركسترات الهجينة، المتناثرة عبر درب التبانة. حينها سنحصل على مفتاح شامل للبحث عن مصادمات طبيعية فائقة أخرى.
🎯 طاقة 2 بيتا إلكترون فولت تفوق بأكثر من 200 مرة قدرة البروتونات القصوى في مصادم الهادرونات الكبير — ولا نزال غير قادرين على إنتاج مسارعات طبيعية مماثلة في المختبرات.