جسيم بطاقة $10^{18}$ إلكترون فولت يخترق الغلاف الجوي للأرض، وكأن كرة تنس تطير بسرعة 200 كيلومتر في الساعة وتصطدم بجدار. من أين تأتي هذه القذائف؟ يتناقش علماء الفيزياء الفلكية في ذلك منذ عقود. انفجارات أشعة غاما، وهي انفجارات قوية قصيرة الأمد لأشعة غاما، كانت منذ زمن طويلة مرشحة لدور المسرعات. لكن الحسابات أظهرت أنها إذا كانت تسرع الجسيمات، فيجب أن تولد الكثير من النيوترينوات وكوانتات غاما، بينما لا ترصدها الكواشف.
العمل الجديد يقدم مخرجًا. انفجار أشعة غاما يقذف مادة في نفاثة نسبية ضيقة، مثل كشاف يسلط شعاعه على نقطة واحدة في السماء. معظم النفاثات واسعة، كضوء مصباح ينير فناء. لكن هناك نفاثات نادرة ضيقة، كمؤشر ليزر. درس المؤلفون مجموعة هذه النفاثات الضيقة في الكون القريب (انزياح أحمر z ≤ 0.36، أي ضمن حوالي 4 مليارات سنة ضوئية). هذه "المؤشرات الليزرية" تصيب بدقة أكبر وتستهلك طاقة أقل في غير موضعها، لذا يمكنها تسريع الجسيمات بكفاءة أعلى مع إشعاع ثانوي أقل.
النموذج طُوبق مع بيانات مرصد بيير أوجيه: طيف الجسيمات وتركيبها. اتضح أنه عند أعلى الطاقات يهيمن على التدفق نفاثات ضيقة محصورة بانزياح أحمر z ≤ 0.36. قرب المصادر يقلل فقد الجسيمات أثناء الانتشار، إذ لا يتاح لها الوقت لتفقد طاقتها في التفاعلات مع الخلفية الميكروية الكونية. التركيب الناتج هو 65% بروتونات و34% هيليوم، وهذا يتطابق مع المشاهدات.
تدفقات النيوترينوات المتوقعة تقع دون الحدود الحالية لـ IceCube وAuger. ذروة تدفق النيوترينوات ضمن مرتبة مقدار من تقدير حدث KM3-230213A، وهي إشارة لا تناقض. تدفق أشعة غاما المتتالية يشبع الحد الأعلى لـ Fermi-LAT عند طاقات حوالي 1 تيراإلكترون فولت، لكنه يترك مجالًا لمساهمة مصادر أخرى، مثل النوى المجرية النشطة (blazars).
المنشآت المستقبلية AugerPrime وTA×4 ستحسن قياسات الطيف والتركيب واتجاهات وصول الجسيمات، مما سيمكن من التحقق من الارتباطات مع انفجارات أشعة غاما القريبة. كواشف النيوترينو من الجيل التالي، مثل IceCube-Gen2 وGRAND وPUEO، إما ستكتشف التدفق المتوقع أو ستفرض قيودًا أكثر صرامة. كما أن الرصدات في LHAASO وCTA وSWGO ستتمكن من تمييز المكوّن الكوني المنشأ في أشعة غاما الصادرة عن انفجارات فردية.
هكذا تكون أشعة الكشافات الضيقة النادرة، التي تضيء الجوار القريب لا المجرات البعيدة، هي المفتاح لحل لغز أصل أشد الجسيمات طاقة في الكون.
كان انفجار أشعة غاما GRB 221009A ساطعًا لدرجة أنه أُطلق عليه اسم «الأكثر سطوعًا على الإطلاق» (BOAT — Brightest Of All Time). كانت زاوية فتح نفاثه 0.8 درجة فقط، كما لو كان شعاع مصباح يدوي من مسافة كيلومتر يضيء عملة معدنية.
فكرة أن الانفجارات الكونية النادرة والقوية قد تكون مصادر لأكثر الجسيمات طاقة تتردد مع مفهوم «انفجارات أشعة غاما كأسلحة» في الخيال العلمي، كما في رواية «هايبريون» لدان سيمونز، حيث ترتبط هذه الظواهر بأحداث كارثية.