يشير الاكتشاف الأخير لمرصد LHAASO لمصدر متغير لأشعة غاما فائقة الطاقة (≥100 تيرا إلكترون فولت) من النجم الزائف الميكروي الدجاجة X-3، بطيف يصل إلى عدة بيتا إلكترون فولت، إلى عمل مسرع هادروني من فئة سوبر بيتا-فولترون في نظام ثنائي. تفقد البروتونات المسرّعة جزءًا ضئيلًا فقط من طاقتها داخل النظام؛ وعند مغادرتها إياه، تنتشر انتشارًا، مشكلة هالة غاما واسعة يبلغ حجمها مئات الفراسخ. وقد تبين أن هذه الهالة تتطابق مع جرم رصده LHAASO سابقًا — فقاعة الدجاجة — بحجم زاوي ≈6 درجات وطيف يصل إلى 1 بيتا إلكترون فولت. على الرغم من أن الفقاعة ترتبط تقليديًا بمنطقة تشكل النجوم الدجاجة X (تجمع OB2 على بعد 1.4 كيلو فرسخ)، إلا أنه في هذا العمل تم إثبات أنه عند طاقات تزيد عن 400 تيرا إلكترون فولت، يكون الربط بالدجاجة X-3 أكثر ملاءمة فيزيائيًا. يشير تحليل التوزع القطري للأشعة الكونية، المستخلص من بيانات غاما والغاز، إلى حقن مستمر من مصدر نقطي. كما أن المتطلبات الطاقية للمسرع قابلة للتحقيق بالكامل. يضع هذا التعريف فقاعة الدجاجة ضمن فئة مكتشفة حديثًا من هالات غاما النجمية الزائفة الميكروية فائقة الطاقة.
يُعد البحث عن الأشعة الكونية فائقة الطاقة في المجرة أحد المهام المركزية في الفيزياء الفلكية. تنشأ الجسيمات ذات الطاقات التي تصل إلى عدة بيتا إلكترون فولت (PeV) في أجرام متطرفة تُسمى بيفاترونات، لكن مواقعها الدقيقة ظلت مجهولة لفترة طويلة. مؤخرًا، اكتشف مرصد لاسو عشرات المصادر الممتدة لأشعة غاما، والتي قد تكون آثارًا لمثل هذه المسرعات. ومن بينها تبرز فقاعة الدجاجة، وهي بنية عملاقة يبلغ حجمها نحو 6 درجات، وكانت تُنسب سابقًا إلى منطقة تشكل النجوم. إلا أن بحثًا جديدًا يطرح فرضية جريئة: ما يقف وراء الفقاعة هو النجم الزائف الصغير الدجاجة X-3، وهو نظام ثنائي يقذف فيه جسم مضغوط محاط بقرص متراكم نفاثات قوية.
قام العلماء ببناء نموذج لانتشار البروتونات التي يقذفها الدجاجة X-3 في الوسط البينجمي المحيط. وحُلّت معادلة الانتشار تحليليًا وباستخدام محاكاة عددية لافتراضات مختلفة حول اضطراب البلازما (طيفي كولموغوروف وإيروشنيكوف-كرايشنان) وتوزيع الغاز. كما روعي فقدان الطاقة على إنتاج البيونات عند التصادم مع بروتونات الغاز، وعدم تجانس الوسط البينجمي عموديًا على مستوى المجرة. ثم، بالاعتماد على بيانات التحليل الطيفي من لاسو، أُعيد بناء توزيع إشعاع غاما وقورن بالتنبؤات.
اتضح أنه عند معامل انتشار D ≈ 3×10²⁹ سم²/ثا عند طاقة 1 بيتا إلكترون فولت ومدة حقن تبلغ حوالي 100 ألف عام، يُعيد النموذج إنتاج كل من التدفق الكلي والتوزيع الشعاعي لفوتونات غاما ذات الطاقات فوق 400 تيرا إلكترون فولت بشكل ممتاز. والنتيجة الأساسية: أن القدرة المطلوبة لتسريع البروتونات لا تتجاوز 0.7–3.2% من القدرة الحركية للنفاثات (~5×10³⁹ إرج/ثانية)، وهو رقم واقعي تمامًا. علاوة على ذلك، يشير توزيع السطوع إلى مصدر نقطي يُغذي باستمرار تعداد الجسيمات النسبوية، وليس منطقة تشكل نجوم موزعة. وهكذا، فإن فقاعة الدجاجة عند طاقات فوق 400 تيرا إلكترون فولت ليست شرنقة للرياح النجمية، بل هالة عملاقة حول نجم زائف صغير.
يُعيد هذا الاكتشاف كتابة سيناريو توليد الأشعة الكونية في المجرة. فالنجوم الزائفة الصغيرة، التي كان يُنظر إليها سابقًا كلاعبين ثانويين، تتصدر المشهد بوصفها بيفاترونات فعالة. ومن الجوهري أننا نرى في الوقت نفسه كلا من المُسرّع (الدجاجة X-3) وأثره طويل الأمد - هالة غاما المتراكمة على مدى مئات آلاف السنين. وهذا يتيح فرصة فريدة لدراسة تاريخ حقن الجسيمات وخصائص الاضطراب البينجمي.
ستسمح التلسكوبات المستقبلية، مثل CTA و LACT، بدقة زاوية أفضل من 0.05 درجة، بعزل النواة المضغوطة للدجاجة X-3 ورسم خريطة تفصيلية للاعتماد الطاقي لأحجام الهالة. وسيكون هذا اختبارًا كلاسيكيًا للحاقن المنفصل: فمع زيادة طاقة إشعاع غاما، ينبغي أن يتقلص نحو المصدر. علاوة على ذلك، ستسمح القياسات التفصيلية للطيف بتوضيح آلية تسارع فيرمي على موجات الصدمة في النفاثات.
يلمس هذا العمل فيزياء الأشعة الكونية، وديناميكا الوسط البينجمي، ونظرية التراكم؛ كما يحفز البحث عن أجرام مماثلة — "هالات نجوم زائفة صغيرة" — بين مصادر لاسو الممتدة الأخرى.
ثمة حاجة إلى رصد عالي الاستبانة متعدد الترددات (راديوي، وأشعة سينية، وغاما) لتأكيد ارتباط الدجاجة X-3 المضغوط بالفقاعة، وكذلك نمذجة تأخذ في الاعتبار التأثير العكسي للأشعة الكونية على الغاز (تأثير "كشط" التجويف).
يرتبط البحث مباشرة بمشكلة أصل الأشعة الكونية المجرية فائقة الطاقة وطبيعة البيفاترونات. كما يطرح مسألة آليات كبت الانتشار بالقرب من المسرعات القوية — وهو شرط ضروري لتشكل الهالات المرصودة.
🎯 طاقة بروتون واحد عند 10 بيتا إلكترون فولت تضاهي طاقة بعوضة طائرة، لكنها محصورة في حجم دون ذري. أما الدجاجة X-3 نفسه فشديد السطوع في النطاق الراديوي لدرجة أنه يُسمى أحيانًا "شبيه نجم زائف صغير" — مثل النجم الزائف الحقيقي ولكن في مجرتنا.
🎬 تتناغم فكرة أن النجوم الزائفة الصغيرة قد تكون مسرعات طبيعية مع مفهوم "الثقوب الدودية" أو المحركات في الخيال العلمي التي تستخدم تدفقات نسبوية للسفر بين النجوم — غير أن التدفقات هنا لا تحمل سفينة، بل تولد جسيمات تخترق المجرة.