Druga najpotężniejsza cząstka energii w historii uderza w Ziemię: nikt nie wie, skąd pochodzi

Astronomowie wykryli drugi najpotężniejszy promień kosmiczny, jaki kiedykolwiek zarejestrowano. Wydaje się, że pochodzi on z pustego obszaru Wszechświata znanego jako kosmiczna pustka, gdzie nie ma nic oczywistego, co sugerowałoby, gdzie mógł powstać.

Stwierdzono to w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science. Wysokoenergetyczne strumienie subatomowych cząstek promieni kosmicznych przelatują przez Wszechświat z prędkością bliską prędkości światła. Składają się one z około 89% protonów (jąder wodoru), 10% jąder helu i pozostałych 1% cięższych jąder.

Kiedy te szybkie jądra zderzają się z atomami w górnych warstwach ziemskiej atmosfery, powstają nowe cząstki, które "spadają" na Ziemię.

W rzeczywistości promienie kosmiczne uderzają w każdy centymetr kwadratowy Ziemi co minutę. Niektóre z nich mogą pochodzić z supernowych, superpotężnych eksplozji, które powstają w wyniku śmierci masywnych gwiazd.

Czasami promienie kosmiczne składają się z cząstek o tak wysokiej energii, że wprawiają fizyków w osłupienie.

Niedawno odkryty tajemniczy promień kosmiczny, który prawdopodobnie jest jądrem naładowanej cząstki, takiej jak węgiel lub tlen, został nazwany Amaterasu na cześć japońskiej bogini słońca.

"Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem wynik, pomyślałem, że to jakaś pomyłka, ponieważ był on znacznie bardziej energetyczny niż się spodziewałem. Na początku myślałem, że mam trochę pecha, ponieważ nie miał on źródła, ale w rzeczywistości miałem szczęście, ponieważ odkryliśmy nowy sekret" - powiedział Toshihiro Fujii z Osaka Metropolitan University w Japonii.

Wiązka została zauważona dzięki teleskopowi w Utah, który jest wyposażony w 500 czujników. Może on wykrywać prysznice cząstek, które spadają w wyniku zderzeń ekstremalnie energetycznych cząstek z ziemską atmosferą.

Dane z czujników, a także wiedza na temat fizyki cząstek, pozwalają naukowcom odtworzyć energię i kierunek ruchu cząstek wchodzących do atmosfery.

W dniu 27 maja 2021 r. grupa czujników wykryła, że nad nimi eksplodowała cząstka o energii około 244 egzoelektronowoltów (244 eV; 244 z 18 zerami). Odpowiada to energii piłki tenisowej poruszającej się z prędkością prawie 100 kilometrów na godzinę, ale ściśniętej w obiekt wielkości atomu.

Według New Scientist, tak potężne zdarzenia są niezwykle rzadkie. W całej historii obserwacji zarejestrowano tylko cztery cząstki o energii przekraczającej 200 eV. Najbardziej energetyczna z nich, o energii 320 GeV, zwana "cząstką Oh, my God", wciąż nie doczekała się pełnego wyjaśnienia.

Naukowcy uważają, że takie cząstki powstają w egzotycznych zjawiskach astrofizycznych, takich jak supermasywne czarne dziury lub rozbłyski gamma. Ale cząstka Amaterasu pochodziła z części nieba, w której nie ma oczywistego źródła.

Naukowcy zakładają, że źródło wiązki znajduje się gdzie indziej, a ruch cząstki został zmieniony przez pole magnetyczne obiektu.

"Ale ponieważ cząstka nadal miała tak wysoką energię w momencie przybycia, ta zmiana kierunku mogła być tylko minimalna, chyba że nasze modele pozagalaktycznych pól magnetycznych są błędne" - powiedział Fujii.

Cząstki o wyższej energii tracą ją, gdy wchodzą w interakcję z kosmicznym mikrofalowym promieniowaniem tła (CMB), promieniowaniem tła pozostałym po Wielkim Wybuchu. Ogranicza to odległość, jaką mogą pokonać te ultraenergetyczne promienie, ale jeśli naładowana cząstka jest bardziej egzotycznym zjawiskiem, które nie wchodzi w interakcje z CMB, to może pochodzić z bardziej odległych galaktyk, których nie możemy wykryć.

Wcześniej OBOZ.UA informował, że superjasny rozbłysk gamma zmienił pole elektryczne w ziemskiej jonosferze.

Subskrybuj kanały OBOZ.UA na Telegramie i Viberze, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.