Vystřelila Místní prázdnota po naší cestě monstrum s extrémní energií kosmického záření?

Atmosféru Země zasáhl druhý nejsilnější ultravysokoenergetický kosmický paprsek (UHECR), jaký byl kdy pozorován. Zatímco jeho přesný původ zůstává neznámý, astrofyzici ukazují prstem na Místní prázdnotu, v podstatě prázdnou oblast vesmíru vedle Mléčné dráhy.

Subatomární částici, kterou paprsek vyzařoval na Zemi, vědci nazvali částice „Amaterasu“ jako poctu mytologické japonské bohyni slunce. Přišel 27. května 2021 a právě byl popsán výzkumníky v časopise Věda dnes. Studii vedli vědci z University of Utah (U) a University of Tokyo.

Paprsek byl detekován dalekohledem Telescope Array, polem 507 detektorů rozprostírajících se na 700 km čtverečních (asi 270 čtverečních mil) v Západní poušti v Utahu. Pole pracují v nadmořské výšce asi 1 200 m (4 000 stop) v suchém vzduchu bez světelného znečištění, což jim umožňuje výjimečnou schopnost detekovat částice z kosmického záření. Podle výzkumníků jsou přílety částic, které jsou podpisy nejrobustnějších UHECR, extrémně vzácné – asi jedna částice za století na kilometr čtvereční – a proto pole, která je detekují, musí pokrývat velkou oblast. Existují dokonce plány na umístění detektoru kosmického záření na Měsíc.

Ó můj bože

Energie obsažená v částici Amaterasu se odhaduje jako druhá po částici Oh-My-God, která byla také zachycena v Utahu pomocí observatoře známé jako Fly’s Eye v roce 1991. V prohlášení o objevu U říká Síla paprsku Amaterasu by se podobala pádu cihly na palec z výšky pasu a její kinetickou energii přirovnávají k energii rychlého míče nadhazovače, který cestuje miliony světelných let.

K dosažení stavu UHECR musí mít částice produkované paprskem energii přesahující 240 exa-elektronvoltů (EeV). Částice Oh-My-God obsahovala 320 EeV a částice Amaterasu dosáhla přibližně 244 EeV. Abychom to uvedli do perspektivy, jeden EeV je asi milionkrát vyšší než energie, kterou mohou naše urychlovače částic dosáhnout zde na Zemi.

Navzdory tomu, že věděli, že UHECR občas narazí na Zemi, věda, co je produkuje, zůstala pro vědce záhadou. Energii obsaženou v částici Oh-My-God by nemělo být možné vytvořit ničím pozorovatelným v naší galaxii. Přesto, protože jak tato částice, tak Amaterasu měly tolik kinetické energie, pravděpodobně nejsou ovlivněny magnetickými poli a vědci by měli být schopni je vysledovat zpět k jejich zdrojům.

„Ale v případě částice Oh-My-God a této nové částice vysledujete její trajektorii k jejímu zdroji a není zde nic dostatečně vysoké energie, aby ji vyrobilo,“ řekl John Matthews, spolumluvčí Telescope Array v U and spoluautor studie. „V tom je ta záhada – co se sakra děje?“

„Věci, které lidé považují za energetické, jako je supernova, na to zdaleka nejsou dostatečně energetické,“ dodal Matthews. „Potřebujete obrovské množství energie, opravdu vysoká magnetická pole, abyste omezili částici, zatímco se urychluje.“

Nejlepší odhad výzkumníků je, že částice Amaterasu se přiblížila k Zemi z Místní prázdnoty, což je původ, který je obzvláště záhadný, protože vesmírný prostor hraničící s Mléčnou dráhou se zdá být v podstatě prázdný. Tato zóna se také liší od předpovězeného zdroje částice Oh-My-God.

„Tyto události se zdají, jako by přicházely z úplně jiných míst na obloze,“ řekl John Belz, profesor na U a spoluautor studie. „Není to tak, že by existoval jeden záhadný zdroj. Mohou to být defekty ve struktuře časoprostoru, srážející se kosmické struny. Chci říct, jen plivem šílené nápady, se kterými lidé přicházejí, protože neexistuje konvenční vysvětlení.“ Mezi těmito myšlenkami, píší autoři, by mohla být potřeba revidovat současné myšlení o fyzice vysokoenergetických částic.

Výzkumníci doufají, že nadcházející rozšíření teleskopického pole jim pomůže rozluštit záhadu UHECR. Má obdržet 500 nových detektorů a rozšířit se na oblast téměř o velikosti Rhode Island na 2 900 km čtverečních (1 100 čtverečních mil).

Zdroje: AAAS přes EurekAlert; University of Utah