Що в біса відбувається? Виявлено частинку надзвичайно високої енергії, що падає на Землю
Астрономи виявили рідкісну і надзвичайно високоенергетичну частинку, що падає на Землю, яка викликає подив, оскільки вона прилетіла з, здавалося б, порожньої області космосу. Частинка, названа Аматерасу на честь богині сонця в японській міфології, є одним з найбільш високоенергетичних космічних променів, коли-небудь виявлених.
Вважається, що лише найпотужніші космічні події, масштаби яких значно перевищують вибух зірки, здатні виробляти такі енергійні частинки. Але Аматерасу, схоже, виникла з локальної порожнечі — порожньої ділянки простору, що межує з галактикою Чумацький Шлях.
“Якщо простежити її траєкторію до джерела, то не знайдеться нічого достатньо високоенергетичного, що могло б її створити”, – сказав професор Джон Метьюз з Університету штату Юта, співавтор статті в журналі Science, яка описує це відкриття. “У цьому і полягає загадка — що, в біса, відбувається?”.
Енергія частинки Аматерасу перевищує 240 ексаелектронвольт (ЕеВ), що в мільйони разів більше, ніж у частинок, які утворюються у Великому адронному колайдері, найпотужнішому з коли-небудь побудованих прискорювачів, і еквівалентна енергії м’яча для гольфу, що рухається зі швидкістю 95 миль/год. Вона поступається лише частці “О, Боже мій”, ще одному надвисокоенергетичному космічному променю з енергією 320 еВ, виявленому в 1991 році.
“Речі, які люди вважають енергійними, такі як наднова, навіть близько не є достатньо енергійними для цього, – сказав Метьюз. “Потрібна величезна кількість енергії, дуже високі магнітні поля, щоб утримати частинку під час її прискорення”.
Тошіхіро Фуджіі, доцент Столичного університету Осаки в Японії, сказав: “Коли я вперше відкрив цей надвисокоенергетичний космічний промінь, я подумав, що, мабуть, сталася помилка, оскільки він показав рівень енергії, безпрецедентний за останні три десятиліття”.
Потенційним кандидатом на такий рівень енергії може бути надмасивна чорна діра в серці іншої галактики. Поблизу цих величезних об’єктів матерія розщеплюється до своїх субатомних структур, а протони, електрони і ядра розлітаються по всесвіту майже зі швидкістю світла.
Космічні промені, відлуння таких бурхливих небесних подій, падають на Землю майже постійно і можуть бути виявлені інструментами, такими як обсерваторія Telescope Array в штаті Юта, яка знайшла частинку Аматерасу.
Нижче певного енергетичного порогу траєкторія польоту цих частинок нагадує кульку в пін-болі, яка рухається зигзагами проти електромагнітних полів крізь космічний мікрохвильовий фон. Але частинки з енергією рівня Oh-My-God або Аматерасу, як очікується, пролітають через міжгалактичний простір відносно не зігнуті галактичними і позагалактичними магнітними полями, а це означає, що їхнє походження можна буде відстежити.
Простеження траєкторії у зворотному напрямку вказує на порожній простір. Так само і частинка “О, Боже мій” не мала видимого джерела. Вчені припускають, що це може свідчити про набагато більше магнітне відхилення, ніж передбачалося, про неідентифіковане джерело в локальній порожнечі або про неповне розуміння фізики частинок високих енергій.
“Ці події виглядають так, ніби вони походять з абсолютно різних місць у небі. Це не схоже на одне таємниче джерело, — сказав професор Джон Белз з Університету штату Юта і співавтор статті. “Це можуть бути дефекти в структурі простору-часу, зіткнення космічних струн. Я маю на увазі, що я просто висловлюю божевільні ідеї, які приходять в голову людям, тому що не існує загальноприйнятого пояснення”.
Телескопний масив унікально розташований для виявлення надвисокоенергетичних космічних променів. Він знаходиться на висоті близько 1200 м (4000 футів), що є ідеальною висотою, яка дозволяє вторинним частинкам максимально розвиватися, але ще до того, як вони почнуть розпадатися.
Розташування у Західній пустелі штату Юта забезпечує ідеальні атмосферні умови з двох причин: сухе повітря має вирішальне значення, оскільки вологість поглинає ультрафіолетове світло, необхідне для виявлення; і темне небо в регіоні має важливе значення, оскільки світлове забруднення створюватиме занадто багато шуму і затулятиме космічні промені.
Зараз триває розширення телескопа, яке, як сподіваються астрономи, допоможе розкрити цю справу. Після завершення будівництва 500 нових сцинтиляторних детекторів збільшать площу телескопа до 2900 км2 (1100 миль), що майже дорівнює площі штату Род-Айленд, і очікується, що ця більша площа дозволить зафіксувати більше таких екстремальних подій.