Extrémně energetické kosmické záření pozorované soustavou povrchových detektorů experimentu Telescope Array. Částice Amaterasu. Credit: Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige

Vědci detekovali a popsali druhou nejenergetičtější částici kosmického záření v historii

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

Biologická fixace dusíku je zřejmě velmi stará

Živé organismy fixují z neživé přírody nejen uhlík, ale jsou také závislé na přísunu dusíku. …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close