Експлозије гама зрака удаљених звезда, као што је приказано на илустрацији овог уметника, један су од могућих извора ултра-моћних „ОМГ честица“ које повремено ударају научни детекторе на Земљи.
(Слика: © НАСА / СкиВоркс Дигитал)
Паул Суттер је астрофизичар са Државног универзитета у Охају и главни научник у научном центру ЦОСИ. Суттер је такође домаћин "Питајте свемира" и "Свемирског радија" и води АстроТоурс широм света. Суттер је овај чланак допринео стручним гласовима Спаце.цом-а: Оп-Ед & Инсигхтс.
У овом тренутку, док читате овај текст, ваш ДНК се сече ситним, невидљивим мецима. Трговци штетама познати су као космички зраци, иако апсолутно нису зраци - али име се задржало на историјском неспоразуму. Уместо тога, то су честице: углавном електрони и протони, али повремено и теже ствари попут хелијума или чак језгра гвожђа.
Ове космичке честице представљају проблеме, јер: а) брзи су и зато имају много кинетичке енергије да се бацају около и б) да се електрично наелектришу. То значи да могу ионизирати наше лоше ДНК нуклеотиде, раздвајајући их и повремено доводећи до неконтролисаних грешака у репликацији (ака, карцином). ['Суперстар' Ета Царинае дјелује попут сјајне козмичке-зрачне пушке, али зашто?]
Као да ово није довољно лоше, сваки пут, отприлике једном на квадратни километар годишње, честица долази врискајући у нашу горњу атмосферу заиста монструозном брзином, ударајући се о несретном молекулу азота или кисеоника и каскадно се слијевајући у туш секундарне честице ниже енергије (али још увек смртоносне).
Постоји само један одговарајући одговор када се суочимо са честицом таквог глупог потенцијала: „ОМГ“.
Фастбаллс
"ОМГ" је надимак дат првом примеру оног што је данас познато као космичко зрачење ултра високе енергије, које је 1991. године открио свемирски детектор Фли'с Еие'с Фли'с Еие. Тај један протон залетео је у нашу атмосферу, отприлике 99,99999999999999999999951 одсто брзине светлости. И не, све те деветке нису само за драматични ефекат да би број изгледао импресивно - стварно је био тако брз. Ова честица имала је исту количину кинетичке енергије као пристојно бачен бејзбол ... компримована у објект величине протона.
То значи да је ова честица имала преко 10 милиона пута више енергије од онога што може створити наш најмоћнији сударач честица, ЛХЦ. Због релативистичког дилатације времена, том брзином, ОМГ честица би могла да путује до наше најближе суседне звезде, Прокиме Центаури, за 0,43 милисекунде сопственог времена честице. Могло би се наставити ка нашем галактичком језгру до тренутка када завршите читати ову реченицу (из сопствене перспективе).
ОМГ, заиста.
Од откривања те честице, наставили смо да посматрамо небо тих екстремних догађаја користећи специјализоване телескопе и детекторе широм света. Све у свему, забележили смо у последњих неколико деценија око стотину честица ОМГ класе.
Тих неколико десетака примера разјашњавају и продубљују мистерије њиховог порекла. Више података је увек добро, али шта је дођавола у нашем универзуму довољно моћно да протону пружи довољно добру пукотину да би могао готово-скоро да изазове светлост на трку?
Квацкбаллс
Да бисте убрзали напуњену честицу до лудих брзина, потребна су вам два кључна састојка: пуно енергије и магнетно поље. Магнетно поље делује на преношење на честицу ма које енергије биле у вашем случају (рецимо, експлозивна кинетичка енергија експлозије супернове или вртложни гравитациони потез док материја падне према црној рупи). Детаљна физика је, наравно, невероватно компликована и није баш добро схваћена. Места рођења космичких зрака страшно су компликована и налазе се у екстремним регионима нашег универзума, па ће до тешке физичке слике тешко доћи.
Али још увек можемо да направимо нагађања о томе одакле долазе екстремни примери попут нашег пријатеља, честице ОМГ-а. Наше прво нагађање могу бити супернове, титанске смрти масивних звезда. Магнетна поља? Проверавати. Пуно енергије? Проверавати. Али нема баш довољно енергије да учиним трик. Звјездана детонација ваше разноликости у врту једноставно нема довољно сировог оомфа да испљуне честице брзином коју разматрамо.
Шта је следеће? Активна галактичка језгра су снажни супарници. Ова језгра су створена као што се материја врти око супермасивне црне рупе која се налази у центру галаксије; тај материјал се сажима и загрева, формирајући диск за избацивање у последњим тренуцима. То увијање инферно ствара интензивна магнетна поља из динамових акција, формирајући моћну мешавину састојака потребних да се додају озбиљне коњске снаге избаченим честицама.
Осим (а знали сте да ће постојати „осим“), активна галактичка језгра су предалеко да производе космичке зраке који допиру до Земље. С безобразним брзинама ултра-високог енергетског космичког зрака, крстарење космосом више личи на покушај орања кроз мећаву. То је зато што се при тим брзинама космичка микроталасна позадина - поплава фотона ниске енергије која је преостала из раног свемира - чини снажно помереном према вишим енергијама. Дакле, та светлост високог интензитета зрачи и замахује у путујућем космичком зрачењу, успоравајући и на крају га заустављајући.
Према томе, не треба очекивати да ће најмоћније космичке зраке пропутовати било шта веће од сто милиона светлосних година или слично - а већина активних галактичких језгара је много, много даље од нас.
Цурвебаллс
Дуго времена главни осумњичени за ОМГ генерацију био је Центаурус А, релативно оближње активно галактичко језгро које седи негде између 10 и 16 милиона светлосних година. Снажан, магнетни и блиски - савршени комбинација. Али док су нека истраживања наговештавала да космички зраци могу да дођу из његовог општег правца, никада није постојала довољно јасна веза да се та галаксија пресели од осумњиченог до осуђеног. [Дубок поглед на чудновату галаксију Кентаур А]
Део проблема је у томе што сопствено магнетно поље Млечног пута суптилно мења путању долазних космичких зрака, прикривајући своје оригиналне правце. Дакле, да бисте реконструисали извор космичког зрака, потребни су вам и модели снаге и правца магнетног поља наше галаксије - нешто што немамо баш у потпуности.
Ако ОМГ генератор сам по себи није Центаур А, онда су то можда Сеифертове галаксије, одређена галактичка поткласа углавном блиских, углавном слабијих (али још увек лудо светлих и јаких) активних галактичких језгара. Али опет, без чак стотину узорака, тешко је донети ригорозно статистичко одређивање.
Можда су то гама зраци, за које се мисли да потичу из осебујног катаклизмичког краја до неких од најекстремнијих звезда. Али наше разумевање физике те ситуације је (можете ли веровати?) Некако шкакљиво.
Можда је то нешто егзотичније, попут тополошких недостатака из најранијих тренутака Великог праска или неких функи интеракција унутар тамне материје. Можда грешимо у физици и наши прорачуни удаљености нису тачни. Можда, можда, можда ...
Право порекло ових ултра-енергетских честица „ОМГ“ тешко је утврдити, и упркос скоро 30 година историје откривања, немамо много чврстих одговора. Што је у реду - добро је имати барем неке мистерије у универзуму. Астрофизичари би могли да користе и неко обезбеђење посла.
Сазнајте више преслушавањем епизоде у подкасту "Питај свемирског", доступном на иТунес-у и на веб локацији хттп://ввв.аскаспацеман.цом. Хвала хцхрисссцоттт на питањима која су довела до овог дела! Поставите своје питање на Твиттеру користећи #АскАСпацеман или пратећи Паул @ПаулМаттСуттер и фацебоок.цом/ПаулМаттСуттер. Пратите нас @Спацедотцом, Фацебоок и Гоогле+. Оригинални чланак на Спаце.цом.
