مهمة بالون لأندر جسيمات الكون
تعتمد مهمة Payload for Ultrahigh Energy Observations، أو PUEO، التابعة لناسا على فرضية علمية غير مألوفة: إذا كانت الجسيمات التي تريد دراستها نادرة للغاية وذات طاقة لا تُتصور، فقد تحتاج إلى تحويل جزء من قارة بأكملها إلى كاشف. وهذا بالضبط ما فعلته المهمة عبر التحليق عاليًا فوق أنتاركتيكا واستخدام الغطاء الجليدي أسفلها كحجم هدف هائل للإشارات الراديوية الناتجة عندما تتفاعل النيوترينوات فائقة الطاقة مع الجليد.
تندرج المهمة ضمن برنامج Astrophysics Pioneers التابع لناسا، وقد أكملت مؤخرًا أول رحلة لها بعد إطلاقها في 20 ديسمبر 2025 من مرفق المناطيد طويلة المدة التابع للوكالة قرب محطة ماكموردو. وبقيت في الجو لمدة 23 يومًا على ارتفاع يقارب 120,000 قدم قبل أن تهبط على بعد نحو 120 ميلًا من موقع الإطلاق.
لماذا تُعد النيوترينوات مهمة إلى هذا الحد
الجسيمات التي تطاردها PUEO ليست صعبة الرصد فحسب؛ بل إنها ذات قيمة علمية تحديدًا لأنها شديدة الصعوبة في الإيقاف. يمكن للنيوترينوات فائقة الطاقة أن تقطع مسافات هائلة في خطوط مستقيمة دون أن تُمتص، حاملةً معلومات من بعض أكثر بيئات الكون تطرفًا. وتشير ناسا إلى الثقوب السوداء فائقة الضخامة التي تبتلع المادة في مراكز المجرات، واندماجات النجوم النيوترونية، وغيرها من المسرّعات الكونية القوية بوصفها مصادر محتملة.
وبما أن هذه الجسيمات تحفظ معلومات الاتجاه والطاقة عبر مسافات شاسعة، فإنها تساعد الباحثين على دراسة مصدر الأشعة الكونية الأعلى طاقة والعمليات الفيزيائية التي أنتجتها. وقد تختبر البيانات أيضًا الفيزياء عند طاقات تتجاوز ما يمكن لمسرعات الجسيمات التي يصنعها البشر على الأرض الوصول إليه.
كيف تستمع PUEO إلى الأحداث غير المرئية
ترث PUEO وتطوّر المفهوم الذي قامت عليه Antarctic Impulsive Transient Antenna، أو ANITA، التي نفذت أربع مهمات بالون ناجحة بين عامي 2006 و2016. ومثل ANITA، تحمل PUEO مجموعة من الهوائيات الراديوية، وأنظمة جمع البيانات على متنها، وأجهزة الملاحة والتحكم. وتتمثل مهمتها في رصد التواقيع الراديوية العابرة التي تشبه الإشارة المتوقعة من تفاعلات النيوترينوات في الجليد.
يمكن للجهاز أيضًا رصد الانبعاثات الراديوية الناتجة عن الأشعة الكونية عالية الطاقة التي تولد شلالات هوائية في الغلاف الجوي للأرض. وقد تصل هذه الإشارات مباشرة إلى الجهاز أو ترتد عن الجليد قبل اكتشافها. وتوسّع هذه القدرة المزدوجة العائد العلمي للمهمة، بما يتيح لها الإسهام في البحث عن النيوترينوات وفي دراسة أحداث الأشعة الكونية المتطرفة.
تقدم تقني داخل منصة محدودة
تؤكد ناسا أن حساسية PUEO هي نتيجة لتطوير تقني وتحسين دقيق ضمن الحدود الفيزيائية لمنصة بالون. فقد خفّضت المهمة عتبة الرصد عبر التفعيل التداخلي، وأدرجت مزيدًا من القنوات داخل حجم محدود جدًا للجهاز، وأضافت أداة منخفضة التردد لتمييز الشلالات الهوائية.
وتكتسب هذه التفاصيل التقنية أهمية لأن فيزياء الجسيمات الرائدة غالبًا ما تتقدم لا عبر اختراع واحد درامي، بل من خلال مكاسب تدريجية متعددة في الحساسية، وعرض النطاق، وتمييز الإشارة، وتكامل النظام. وتخضع مهمة بالون لقيود صارمة في الكتلة والطاقة والحجم، لذا فإن أي تحسن في القدرة على الرصد يكتسب قيمة مضاعفة.
لماذا تظل أنتاركتيكا في المركز
أنتاركتيكا ليست مجرد خلفية درامية. إنها جزء أساسي من استراتيجية القياس. يوفر الغطاء الجليدي وسطًا تفاعليًا شاسعًا وبيئة منخفضة الضوضاء الراديوية مناسبة لرصد الإشارات العابرة الضعيفة. ومن ارتفاع كبير، تستطيع PUEO مراقبة منطقة شاسعة دفعة واحدة، ما يمنحها فرصة لرصد أحداث نادرة جدًا على أن تلتقطها الكواشف الأصغر بانتظام.
وتكمن الأهمية الأوسع للمهمة في أنها تُظهر كيف يمزج علم الفضاء بصورة متزايدة بين الاستفادة الذكية من البيئة والأجهزة المتقدمة. فـ PUEO لا تدور حول الأرض ولا تتمركز في مرصد تقليدي. وبدلًا من ذلك، تستعير من عالمين معًا: هندسة البالونات، وجغرافيا الغلاف الجليدي، وفيزياء الجسيمات الفلكية، في منصة تتعامل مع الجليد القطبي الجنوبي بوصفه جزءًا من الجهاز نفسه.
إذا جاءت بيانات المهمة كما هو مأمول، فقد تُحسن PUEO البحث عن أكثر مسرّعات الكون تطرفًا، وتساعد في الوقت نفسه على تحديد الجيل المقبل من مهام الفيزياء الفلكية منخفضة التكلفة وعالية الأثر.
تعتمد هذه المقالة على تقرير من science.nasa.gov. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on science.nasa.gov