Найпотужніше за понад 30 років: вчені спантеличені високоенергетичним космічним випромінюванням

Вчені зі штату Юта виявили друге найбільш енергетичне космічне випромінювання з коли-небудь зареєстрованих. Ця потужна частинка конкурує з найенергетичнішим космічним променем за всю історію, що отримав назву "Oh-My-God", й був помічений у 1991 році.

• NASA пропонує вам відправити своє ім’я на орбіту Юпітера

Деталі

Як і інші космічні промені, вчені знали, що цей походить із космосу. Але коли дослідники спробували відстежити його точне походження, вони зіткнулися з порожнечею. Їхні розрахунки привели їх до абсолютно пустого місця між галактиками.

За даними Європейської організації ядерних досліджень (CERN), космічні промені — це величезна кількість енергії, упакованої в крихітні частинки — переважно протони, хоча вони також можуть бути ядрами гелію або важчими ядрами. Космічні промені з нижчою енергією походять від Сонця, тоді як космічні промені з вищою енергією, які зустрічаються рідше, ймовірно, походять з інших галактик. Співавтор дослідження та фізик з астрочастинок з Університету Юта Джон Метьюз зазначає:

Якщо ви простягнете руку, один [космічний промінь] проходитиме через вашу долоню щосекунди, але це справді речі з низькою енергією. Коли ви шукаєте дійсно високоенергетичні [космічні промені], вони трапляються один на квадратний кілометр на століття. Вони ніколи не проходять через вашу руку.

Коли космічні промені досягають верхніх шарів атмосфери Землі, вони стикаються з атомними ядрами, що створює більше частинок. Ці частинки падають на Землю зливами, які можна зафіксувати наземними детекторами.

Нещодавнє потужне випромінювання було виявлено 27 травня 2021 року коллаборацією Telescope Array у штаті Юта. Понад 500 детекторів беруть зразки частинок, коли вони досягають поверхні Землі, а флуоресцентні телескопи вимірюють світло, що проходить через газ в атмосфері. Масив детекторів, розташованих у вигляді квадратної сітки, обстежує майже 300 квадратних миль пустелі Юта.

Прилади зафіксували космічні промені на рівні приблизно 240 ексаелектронвольт або близько 40 джоулів енергії. Це приблизно еквівалентно кількості енергії в цеглині, яка впала на вашу ногу з висоти талії, але переноситься в одній субатомній частинці. Це змушує задуматися, що здатне виробляти таку високу енергію.

Лише кілька частинок з енергією понад 200 ексаелектронвольт були коли-небудь виявлені. Частинка "Oh-My-God" мала 320 ексаелектронвольт енергії.

Такі високоенергетичні космічні промені містять у десятки мільйонів разів більше енергії, ніж частинки в прискорювачах, таких як Великий адронний колайдер. Докази свідчать про те, що гамма-промені високої енергії походять від вибухів наднових і надмасивних чорних дір.

Космічні промені, які несуть електричний заряд, зазвичай порушуються електромагнітними полями. Однак надпотужні йдуть порівняно прямим шляхом. Проте дослідники не змогли знайти джерело жодної з двох найбільш енергетичних частинок. Метьюз заначає:

Якщо ви візьмете дві події з найвищою енергією — ту, яку ми щойно знайшли, частинку "Oh-My-God", — вони, здається, навіть ні на що не вказують. Це походить із регіону, який виглядає як місцевий порожній простір. Це порожнеча. Отже, що, чорт візьми, відбувається?

Одне з можливих пояснень полягає в тому, що магнітні поля в космосі можуть бути сильнішими, ніж очікувалося, і могли значно відхилити частинку. Вчені також вважають, що за цим може стояти якась невідома фізика елементарних частинок. Тобто ще невідкриті фізичні процеси можуть дозволити космічним променям поширюватися набагато далі, ніж вважалося раніше.

Раніше астрономи помітили найдавнішу чорну діру з коли-небудь виявлених, яка може пролити світло (як би це парадоксально не звучало) на секрети раннього Всесвіту.