RW Space

Космический луч, врезавшийся в атмосферу Земли, ошеломил астрофизиков.

Крошечная частица несла более 240 экзаэлектронвольт энергии, или 2,4 x 10²⁰ электрон-вольты – уступают только знаменитой, умопомрачительной частице «О-Мой-Боже», обнаруженной еще в 1991 году, с ее энергией в 320 экза-электрон-вольт.

Но вот и жало в хвосте. Как и в случае с частицей «О-Мой-Боже», учёные не смогли отследить новую частицу до очевидного источника.

«Эти частицы обладают такой высокой энергией, что на них не должны влиять галактические и внегалактические воздействия. «Магнитные поля. Вы должны быть в состоянии указать, откуда они берутся в небе», — говорит физик Джон Мэтьюз из Университета Юты и член коллаборации Telescope Array, которая сделала это открытие.

«Но в В случае с частицей «О-Боже мой» и этой новой частицей вы прослеживаете ее траекторию до источника, и нет ничего достаточно высокой энергии, чтобы произвести ее. В этом и загадка — что, черт возьми, происходит?»

Космические лучи — это своего рода космическая загадка. Мы можем обнаружить их уже более века, но у нас до сих пор нет четкого представления обо всех различных способах их распространения по Вселенной.

На самом деле это не излучение. , как свет; это частицы, в основном атомные ядра, но также и субъядерные частицы, такие как протоны и электроны. И они движутся по Вселенной со скоростью, близкой к скорости света, с большей силой, чем должны были бы иметь.

Ученые полагают, что они производятся в энергетических обстоятельствах, таких как сверхновые и столкновения звезд. Менее энергичные источники, такие как звезды (включая Солнце), производят космические лучи с более низкой энергией, но более мощные источники немного сложнее обнаружить.

Наша атмосфера защищает нас от космических лучей, а это на самом деле это здорово, но у нас все еще есть несколько довольно эффективных способов их обнаружения.

Когда космические лучи попадают в атмосферу, они сталкиваются с другими частицами в ней, создавая дождь частиц, который падает на Землю. У нас есть обсерватории, которые могут обнаружить эти частицы и связать их со столкновением космических лучей, которое их породило.

Однако ливни, создаваемые энергичными космическими лучами, выпадают на относительно большую территорию, а это означает, что нам необходимо покрыть это довольно большой участок земли, если мы хотим восстановить событие частицы с какой-либо точностью.

Телескопная решетка, управляемая международным сотрудничеством, имеет эффективную зону обнаружения 700 квадратных километров (270 квадратных миль).

27 мая 2021 года массив принял сигнал. После выполнения расчетов и анализа, а также проверки и перепроверки, коллаборация Telescope Array пришла к выводу, что они нашли частицу на энергетической шкале частицы «О-Мой-Боже».

«Когда я впервые обнаружил это Космические лучи сверхвысокой энергии, — говорит физик Тосихиро Фуджи из Столичного университета Осаки, который руководил исследованием, — я подумал, что, должно быть, произошла ошибка, поскольку они показали беспрецедентный за последние три десятилетия уровень энергии».

Открытие, сделанное с использованием техники, отличной от той, которая выявила частицу Oh-My-God, и в другой части неба, предполагает, что, хотя и редко, эти наблюдения представляют собой реальные астрофизические события. Обнаружение Oh-My-God не было ни случайностью, ни ошибкой.

Исследовательская группа назвала новую частицу Аматэрасу в честь могущественной синтоистской богини Солнца. Оба, по мнению исследователей, вероятно, являются протонами.

И, что ж, подтверждение существования космических лучей сверхвысоких энергий означает, что теперь у нас на руках есть что-то вроде рассола. Видите ли, частицы сверхвысоких энергий имеют четкую границу, энергию, известную как предел Грейзена-Зацепина-Кузьмина, которая составляет 5 x 10¹⁹ электрон-вольт.

Считается, что это максимальная энергия, которую частица может поддерживать на больших расстояниях (около 160 миллионов световых лет), поскольку космические лучи теряют энергию при движении в космосе.

Очевидно, что на таком расстоянии от нас есть что-то, что могло бы производить космические лучи, но ничего даже близкого к достаточно мощному, чтобы произвести О-Мой-Боже или Аматерасу, обнаружено не было. в пределах 160 миллионов световых лет от Солнечной системы.

«Те, что люди считают энергичными, например, сверхновые, далеко не достаточно энергетичны для этого», — говорит Мэтьюз. «Вам нужно огромное количество энергии, действительно сильные магнитные поля, чтобы удержать частицу, пока она ускоряется».

А прослеживание линии, по которой Аматэрасу, кажется, прошла через космос, ведет обратно в космическую пустоту – область пространство между нитями, на которых обычно группируются галактики, и относительно небольшое внутри. Это означает, что мы чего-то упускаем.

Возможно, магнитные поля лучше ускоряют частицы, чем мы думали. Возможно, поблизости есть источник, которого мы не видели. Или, возможно, частицы указывают нам на невиданный ранее астрофизический феномен.

«Это могут быть дефекты в структуре пространства-времени, сталкивающиеся космические струны», — говорит физик Джон Белз из Университета Юты.

«Я имею в виду, что я просто выплесываю сумасшедшие идеи, которые приходят в голову людям, потому что у них нет общепринятого объяснения. Это настоящая загадка».

Исследование было проведено опубликовано в журнале Science.