Космічний промінь, що увійшов до атмосфери Землі, приголомшив астрофізиків. Крихітна частка несла більше 240 екзоелектронвольт енергії, або 2,4 х 1020 електронвольт – поступаючись тільки знаменитій, дивовижній частинці Oh-My-God («О Боже мій!»), виявленої ще в 1991 році, з її 320 екзоелектронвольтами.
Але примітний він не лише цим, а й тим, що, як і у випадку з часткою «О Боже мій!», учені не змогли відстежити нову частинку очевидного джерела. Дослідження опубліковано у журналі New Science.
«Частини мають настільки високу енергію, що на них не повинні впливати галактичні та позагалактичні магнітні поля. Ви повинні мати можливість вказати, звідки вони беруться в небі», — каже фізик Джон Метьюз з Університету Юти та член колаборації Telescope Array, яка зробила це відкриття. «Але у випадку з часткою «О Боже мій!» і цією новою часткою ви простежуєте її траєкторію до джерела, і немає нічого достатньо високої енергії, щоб зробити її. У цьому й загадка – що відбувається?
Космічні промені – це свого роду космічна загадка. Ми можемо виявити їх уже більше століття, але у нас досі немає чіткого уявлення про всі різні способи їх поширення по Всесвіту.
Насправді, це не випромінювання, як світло; це частинки, в основному атомні ядра, але також суб’ядерні частинки, такі як протони та електрони. І вони рухаються Всесвітом зі швидкістю, близькою до швидкості світла, з більшою силою, ніж мали б мати.
Вчені вважають, що вони виробляються в результаті енергетичних процесів, таких як наднові та зіткнення зірок. Менш енергійні джерела, такі як зірки (включаючи Сонце), виробляють космічні промені з нижчою енергією, але потужніші джерела трохи складніше виявити.
Наша атмосфера захищає нас від космічних променів, і це дійсно здорово, але у нас все ще є кілька досить ефективних способів їх виявлення.
Коли космічний промінь потрапляє в атмосферу, він стикається з іншими частинками у ній, утворюючи дощ частинок, що падає на Землю. У нас є обсерваторії, які можуть виявити ці частинки та зв’язати їх зі зіткненням космічних променів, що їх породило.
Однак зливи, що створюються енергійними космічними променями, падають на відносно велику територію, а це означає, що нам потрібно покрити досить велику ділянку землі, якщо ми хочемо відновити подію з частинками з якоюсь точністю.
Телескопічні грати, керовані міжнародним співробітництвом, мають ефективну зону виявлення 700 квадратних кілометрів.
27 травня 2021 року масив прийняв сигнал. Після виконання розрахунків та аналізу, а також перевірки та повторної перевірки колаборація Telescope Array дійшла висновку, що вони знайшли частинку на енергетичній шкалі частки «О Боже мій!».
«Коли я вперше виявив ці космічні промені надвисокої енергії, — каже фізик Тосіхіро Фуджі, який керував дослідженням, — я подумав, що це, мабуть, помилка, оскільки вони показали безпрецедентний за останні три десятиліття рівень енергії».
Відкриття, зроблене з використанням техніки, відмінної від тієї, яка виявила частинку «О Боже мій!», та в іншій частині неба, передбачає, що, хоча й рідко, ці спостереження є реальними астрофізичними подіями. Виявлення “О-Боже-мій” не було ні випадковістю, ні помилкою.
Дослідницька група назвала нову частинку Аматерасу на честь могутньої синтоїстської богині Сонця. Обидва, на думку дослідників, мабуть, є протонами.
І, що ж, підтвердження існування космічних променів надвисокої енергії означає, що ми тепер маємо щось на кшталт розсолу. Чи бачите, частинки надвисоких енергій мають чітку межу, енергію, відому як межа Грейзена-Зацепіна-Кузьміна, яка становить 5 x 10 19 електрон-вольт.
Вважається, що це максимальна енергія, яку частка може підтримувати на великих відстанях (близько 160 мільйонів світлових років), оскільки космічні промені втрачають енергію під час подорожі у космосі.
Очевидно, на такій відстані від нас є щось, що могло б виробляти космічні промені, але нічого навіть близького до досить потужного, щоб зробити Боже мій! або Аматерасу, не було виявлено в межах 160 мільйонів світлових років від Сонячної системи.
“Те, що люди вважають енергійними, наприклад, наднові, насправді далеко не досить енергійні для цього”, – говорить Метьюз. «Вам потрібна величезна кількість енергії та дуже сильні магнітні поля, щоб утримати частинку під час її прискорення».
І простеження лінії, яку Аматерасу, здається, пройшла через космос, веде назад у космічну порожнечу – область простору між нитками, на яких галактики мають тенденцію групуватись, із відносно невеликою кількістю всередині. Це означає, що ми чогось упускаємо.
Можливо, магнітні поля прискорюють частинки краще, ніж ми думали. Можливо, поблизу є джерело, якого ми не бачили. Або, можливо, частки вказують на небачений раніше астрофізичний феномен.
«Це можуть бути дефекти в структурі простору-часу, космічні струни, що стикаються», — каже фізик Джон Белз з Університету Юти. «Я маю на увазі, що я просто наводжу божевільні ідеї, які спадають на думку людям, бо немає загальноприйнятого пояснення. Це справжня загадка.
Джерело: Т4
