Svemirski naučnici koji žele razumjeti zagonetno porijeklo snažnih kosmičkih zraka otkrili su iznimno rijetku česticu ultravisoke energije za koju vjeruju da je doputovala na Zemlju izvan galaksije Mliječni put.
Energija ove subatomske čestice, nevidljive golim okom, jednaka je ispuštanju cigle na nožni prst s visine struka, tvrde autori novog istraživanja objavljenog u četvrtak u časopisu Science. Konkurira jedinoj najenergičnijoj kosmičkoj zraci ikada opaženoj, čestici "Oh-My-God" koja je otkrivena 1991. godine, pokazalo je istraživanje, piše CNN.
Kosmičke zrake su nabijene čestice koje putuju svemirom i neprestano padaju na Zemlju. Niskoenergetske kosmičke zrake mogu proizlaziti iz Sunca, ali one ekstremno visoke energije su izuzetne. Smatra se da putuju na Zemlju iz drugih galaksija i izvangalaktičkih izvora.
"Ako ispružite ruku, jedna (kosmička zraka) prolazi kroz vaš dlan svake sekunde, ali to su stvarno niskoenergetske stvari", rekao je koautor studije John Matthews, profesor istraživanja na Univerzitetu Utah.
“Kada dođete do ovih stvarno visokoenergetskih (kosmičkih zraka), to je više kao jedno po kvadratnom kilometru po stoljeću. Nikada ti ne prolazi kroz ruku.”
Unatoč godinama istraživanja, tačno porijeklo ovih visokoenergetskih čestica još uvijek nije jasno. Smatra se da su povezani s najenergičnijim fenomenima u svemiru, kao što su oni koji uključuju crne rupe, eksplozije gama zraka i aktivne galaktičke jezgre, ali čini se da najveći do sada otkriveni potječu iz praznina ili praznog prostora — gdje nema nasilnih nebeskih događaji su se dogodili.
Nedavno otkrivenu česticu, nazvanu čestica Amaterasu prema božici Sunca u japanskoj mitologiji, uočio je opservatorij za kosmičke zrake u Zapadnoj pustinji u Utahu poznat kao Telescope Array.
Telescope Array, koji je počeo s radom 2008. godine, sastoji se od 507 površinskih detektora veličine stola za stolni tenis koji pokrivaju 700 kvadratnih kilometara.
Promatrao je više od 30 kosmičkih zraka ultravisoke energije, ali nijedno veće od čestice Amaterasu, koja je udarila u atmosferu iznad Utaha 27. maja 2021., bacajući sekundarne čestice na tlo gdje su ih pokupili detektori, prema studija.
"Možete pogledati… (koliko je čestica pogodilo svaki detektor i to vam govori kolika je bila energija primarne kozmičke zrake", rekao je Matthews.
Događaj je pokrenuo 23 površinska detektora, s izračunatom energijom od oko 244 exa-elektronvolta. "O moj Bože čestica" otkrivena prije više od 30 godina imala je 320 exa-elektron volti.
Za referencu, 1 exa-elektron-volt jednak je 1 milijardi gigaelektron-volti, a 1 gigaelektron-volt je 1 milijarda elektron-volti. To bi Amaterasu česticu činilo 244 000 000 000 000 000 000 elektron volti. Poređenja radi, tipična energija elektrona u polarnoj aurori je 40 000 elektron volti, prema NASA-i.
Kosmičke zrake ultravisoke energije nose desetine miliona puta više energije od bilo kojeg akceleratora čestica kojega je izradio čovjek, poput Velikog hadronskog sudarača, najsnažnijeg akceleratora ikada izgrađenog, objasnio je Glennys Farrar, profesor fizike na Univerzitetu New York.
“Ono što je potrebno je područje vrlo visokih magnetskih polja — poput LHC-a velike veličine, ali prirodno. A potrebni uvjeti su zaista iznimni, tako da su izvori vrlo vrlo rijetki, a čestice se raspršuju u golemom svemiru, tako da su šanse da jedna pogodi Zemlju malene”, rekao je Farrar, koji nije bio uključen u studiju, putem elektronička pošta.
Atmosfera u velikoj mjeri štiti ljude od bilo kakvih štetnih učinaka čestica, iako kosmičke zrake ponekad uzrokuju greške u računaru. Čestice, i s šire zračenje, predstavlja veći rizik za astronaute, s potencijalom da izazove strukturno oštećenje DNK i promijeni mnoge ćelijske procese, prema NASA-i.
Izvor ovih čestica ultravisoke energije zbunjuje naučnike.
Matthews, suglasnogovornik Telescope Array Collaboration, rekao je da su se dvije najveće zabilježene kosmičke zrake činile "nekako nasumične" - kada se njihove putanje prate unatrag, čini se da nema ničega dovoljno visoke energije da proizvede takve čestice. Konkretno, čini se da čestica Amaterasu potječe iz onoga što je poznato kao lokalna praznina, praznog područja svemira koje graniči s galaksijom Mliječni put.
Ovaj pankromatski prikaz jata galaksija MACS0416 stvoren je kombinacijom infracrvenih promatranja s NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb s podacima vidljivog svjetla iz NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble. Za izradu slike, općenito su najkraće valne dužine svjetlosti označene plavom bojom, najduže valne dužine crvenom, a srednje valne dužine zelenom. Rezultirajuća pokrivenost valne dužine, od 0,4 do 5 mikrona, otkriva živopisan krajolik galaksija koji bi se mogao opisati kao jedan od najšarenijih pogleda na svemir ikada stvoren.
"Ako uzmete dva događaja s najvećom energijom - onaj koji smo upravo pronašli, česticu 'Oh-My-God' - čini se da oni uopće ne ukazuju na ništa. Trebalo bi biti nešto relativno blisko. Astronomi s vidljivim teleskopima ne mogu vidjeti ništa stvarno veliko i stvarno nasilno", rekao je Matthews.
“Dolazi iz regije koja izgleda kao lokalni prazan prostor. To je praznina. Pa šta se dovraga događa?"
Proširenje niza teleskopa moglo bi dati neke odgovore. Nakon što bude dovršeno, 500 novih detektora omogućit će Telescope Array hvatanje pljuskova čestica izazvanih kozmičkim zrakama na 2900 kvadratnih kilometara - području gotovo veličine Rhode Islanda, prema izjavi Univerziteta Utah.
