Sciencemag.cz
Doporučujeme
V roce 1991 experiment Fly’s Eye na University of Utah detekoval kosmické záření s nejvyšší energií, jaké kdy bylo pozorováno. Energie částice později označená Oh-My-God astrofyziky šokovala. Nic v naší galaxii (tedy nic, o čem bychom věděli) nemělo takovou sílu, aby ho mohlo vyprodukovat. Částice měla větší energii, než se pokládalo za vůbec možné možné pro kosmické záření putující k Zemi z jiných galaxií. Jednoduše řečeno, neměla by existovat.
Soustava teleskopů od té doby pozorovala více než 30 kosmických paprsků s ultravysokou energií, žádný z nich se však nepřiblížil energii na úrovni Oh-My-God. Žádná pozorování zatím neodhalila jejich původ.
27. května 2021 experiment Telescope Array detekoval druhé nejvyšší extrémně energetické kosmické záření v pořadí. Energie této jediné subatomární částice má hodnotu 2,4 x 10 na 20 eV, což odpovídá tomu, jako by si člověk z výšky pasu upustili cihlu na prsty u nohy. Experiment pod vedením Utažské a Tokijské univerzity použil soustavu Telescope Array, která se skládá z 507 povrchových detektorových stanic rozmístěných ve čtvercové síti o rozloze 700 km čtverečních v poušti u města Delta v Utahu. Událost aktivovala 23 detektorů v severozápadní oblasti teleskopické soustavy a rozprskla se na ploše 48 km čtverečních. Zdálo se, že směr jejího příchodu byl z Místní prázdnoty, prázdné oblasti prostoru ohraničující Mléčnou dráhu.
„Extrémní částice mají tak vysokou energii, že by neměly být ovlivněny galaktickými a mimogalaktickými magnetickými poli. Měli bychom být proto schopni ukázat na obloze na místo, odkud přicházejí,“ uvedl spoluautor studie John Matthews, „Ale v případě částice Oh-My-God a této nové částice sledujete její trajektorii ke zdroji a nenajdete nic dostatečně energeticky silného, co by ji mohlo vytvořit. Je to prostě záhada.“
Studie dochází k závěru, že vzácný jev by mohl navazovat na vědě neznámou částicovou fyziku. Vědci jej pojmenovali částice Amaterasu podle bohyně slunce v japonské mytologii. Částice Oh-My-God a Amaterasu byly detekovány pomocí různých pozorovacích technik, což asi znamená, že ačkoli jsou tyto ultra vysokoenergetické jevy výjimečné, nejspíš nejde o žádné chyby měření/pozorovacích technik apod.
„Tyto události jako by přicházely z úplně jiných míst na obloze. Není to jako jeden záhadný zdroj,“ řekl John Belz, další ze spoluautorů studie. „Mohlo by se jednat o defekty ve struktuře časoprostoru, kolidující kosmické struny. Chci říct, že jen plácám … protože neznáme konvenční vysvětlení.“
Kosmické záření s extrémní energií na rozdíl od slabšího, které je ovlivňováno elektromagnetickými poli. Umělecká představa. Credit: Osaka Metropolitan University/Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige
Protože částice kosmického záření mívají elektrický náboj, na své pouti všemožně kličkují proti elektromagnetickým polím v kosmickém mikrovlnném pozadí. Je pak téměř nemožné vysledovat trajektorii většiny kosmického záření, které leží na nízkém až středním konci energetického spektra. Dokonce i vysokoenergetické kosmické záření je mikrovlnným pozadím zkresleno. Částice s energií Oh-My-God a Amaterasu ale prolétávají mezigalaktickým prostorem prakticky bez ovlivnění.
To, co obvykle považujeme za události s vysokými energiemi, třeba výbuchy supernov, nemá k vytvoření dvou záhadných událostí zdaleka dostatečnou sílu. Potřeba je obrovské množství energie a opravdu silná magnetická pole, která částice při urychlování omezí.
Energie ultra vysokoenergetického kosmického záření (jak jsme si tuto kategorii definovali) musí přesahovat 5 x 10 na 19 eV. To znamená, že jediná subatomární částice má desítky milionkrát větší energii, než dokážeme docílit na našich urychlovačích (a Amaterasu má ještě o řád víc). Astrofyzikové vypočítali tuto teoretickou hranici, známou jako Greisen-Zatsepin-Kuzminova (GZK) mez. Méně energetické protony při cestě na velké vzdálenosti již ztrácejí energii interakcí se zářením mikrovlnného pozadí. Kosmické záření s energií za hranicí GZK je příliš silné na to, aby mikrovlnné pozadí narušilo jeho dráhu, ale, jak již bylo řečeno, zpětné sledování trajektorie Amaterasu ukazuje směrem do prázdnému prostoru.
Z další analýzy plyne, že nová záhadná částice byla pravděpodobně proton (to zase souvisí s tím, že má mít jen relativně malý elektrický náboj, na rozdíl od například jádra železa)..
Credit: Osaka Metropolitan University
An extremely energetic cosmic ray observed by a surface detector array, Science (2023). DOI: 10.1126/science.abo5095. www.science.org/doi/10.1126/science.abo5095
Zdroj: University of Utah / Phys.org, přeloženo, zkráceno
