«Τι στο καλό συμβαίνει;» – Σωματίδιο εξαιρετικά υψηλής ενέργειας πέφτει στη Γη από το… πουθενά

20:28 24/11/2023 - Πηγή: Τα Νεα

Οι αστρονόμοι εντόπισαν ένα σπάνιο και εξαιρετικά υψηλής ενέργειας σωματίδιο που πέφτει στη Γη, το οποίο ονομάστηκε Amaterasu, από τη θεά του ήλιου στην ιαπωνική μυθολογία.

Πρόκειται για μία από τις κοσμικές ακτίνες υψηλότερης ενέργειας που έχουν ανιχνευθεί ποτέ, σύμφωνα με τον Guardian.

Μόνο τα πιο ισχυρά κοσμικά γεγονότα, σε κλίμακες που ξεπερνούν κατά πολύ την έκρηξη ενός άστρου, πιστεύεται ότι είναι ικανά να παράγουν τόσο

ενεργητικά σωματίδια. Όμως, η Amaterasu φαίνεται να έχει αναδυθεί από το Τοπικό Κενό, μια κενή περιοχή του διαστήματος που συνορεύει με τον Γαλαξία μας.

«Ανιχνεύεις την τροχιά του μέχρι την πηγή του και δεν υπάρχει τίποτα αρκετά υψηλής ενέργειας για να το έχει παράγει», δήλωσε ο καθηγητής John Matthews, του Πανεπιστημίου της Γιούτα και συγγραφέας της δημοσίευσης στο περιοδικό Science, που περιγράφει την ανακάλυψη.

«Αυτό είναι το μυστήριο – τι στο καλό συμβαίνει;». Το σωματίδιο προκαλεί αμηχανία στους αστρονόμους, επειδή προέρχεται από μια φαινομενικά κενή περιοχή του διαστήματος.

Το Amaterasu έχει ενέργεια που ξεπερνά τα 240 ηλεκτρονιοβόλτ (EeV), εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τα σωματίδια που παράγονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, τον ισχυρότερο επιταχυντή που έχει κατασκευαστεί ποτέ, και ισοδυναμεί με την ενέργεια μιας μπάλας του γκολφ που ταξιδεύει με ταχύτητα 95 μίλια/ώρα.

Έρχεται μόνο δεύτερο μετά το σωματίδιο «Oh-My-God», μια άλλη κοσμική ακτίνα υπερ-υψηλής ενέργειας που έφτασε τα 320 EeV και ανιχνεύθηκε το 1991.

«Τα πράγματα που οι άνθρωποι θεωρούν ενεργητικά, όπως οι σουπερνόβα, δεν είναι ούτε κατά διάνοια αρκετά ενεργητικά για κάτι τέτοιο», δήλωσε ο Matthews. «Χρειάζονται τεράστια ποσά ενέργειας, πολύ υψηλά μαγνητικά πεδία, για να περιορίσουν το σωματίδιο ενώ επιταχύνεται».

Οι κοσμικές ακτίνες πέφτουν σχεδόν συνεχώς στη Γη

Ο Toshihiro Fujii, αναπληρωτής καθηγητής στο Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο της Οσάκα στην Ιαπωνία, δήλωσε πως όταν ανακάλυψε για πρώτη φορά αυτή την κοσμική ακτίνα υπερ-υψηλής ενέργειας, σκέφτηκε ότι «πρέπει να έχει γίνει κάποιο λάθος, καθώς παρουσίασε ένα επίπεδο ενέργειας πρωτοφανές για τις τελευταίες τρεις δεκαετίες».

Ένας πιθανός υποψήφιος γι’ αυτό το επίπεδο ενέργειας θα ήταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στην καρδιά ενός άλλου γαλαξία.

Κοντά σε αυτές τις τεράστιες οντότητες, η ύλη απογυμνώνεται στις υποατομικές της δομές και τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια και οι πυρήνες εκσφενδονίζονται σε όλο το σύμπαν σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.

Οι κοσμικές ακτίνες, ο απόηχος αυτών των βίαιων ουράνιων γεγονότων, πέφτουν σχεδόν συνεχώς στη Γη και μπορούν να ανιχνευθούν από όργανα, όπως το παρατηρητήριο Telescope Array στη Γιούτα, το οποίο βρήκε το σωματίδιο Amaterasu.

Κάτω από ένα ορισμένο ενεργειακό όριο, η πορεία πτήσης αυτών των σωματιδίων μοιάζει με μπάλα σε μηχάνημα φλίπερ, καθώς κάνουν ζιγκ-ζαγκ ενάντια στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μέσα στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο.

Ωστόσο, σωματίδια με ενέργεια επιπέδου «Oh-My-God» ή Amaterasu αναμένεται να εκτοξεύονται στο διαγαλαξιακό διάστημα σχετικά ανεπηρέαστα από τα γαλαξιακά και εξωγαλαξιακά μαγνητικά πεδία, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να είναι δυνατή η ανίχνευση της προέλευσής τους.

«Θα μπορούσαν να είναι ελαττώματα στη δομή του χωροχρόνου»

Η ανίχνευση της τροχιάς του προς τα πίσω δείχνει προς το κενό διάστημα. Ομοίως, το σωματίδιο «Oh-My-God» δεν είχε καμία διακριτή πηγή. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι αυτό θα μπορούσε να υποδηλώνει μια πολύ μεγαλύτερη μαγνητική εκτροπή από την προβλεπόμενη, μια μη αναγνωρισμένη πηγή στο Τοπικό Κενό ή μια ελλιπή κατανόηση της φυσικής των σωματιδίων υψηλής ενέργειας.

«Αυτά τα γεγονότα μοιάζουν να προέρχονται από εντελώς διαφορετικά σημεία του ουρανού. Δεν είναι σαν να υπάρχει μια μυστηριώδης πηγή», δήλωσε ο καθηγητής John Belz του Πανεπιστημίου της Γιούτα και συγγραφέας της μελέτης. «Θα μπορούσαν να είναι ελαττώματα στη δομή του χωροχρόνου, συγκρουόμενες κοσμικές χορδές. Θέλω να πω, απλά φλυαρώ με τρελές ιδέες που σκέφτονται οι άνθρωποι επειδή δεν υπάρχει μια συμβατική εξήγηση».

Το Telescope Array είναι μοναδικά τοποθετημένο για την ανίχνευση κοσμικών ακτίνων υπερυψηλής ενέργειας. Βρίσκεται σε ύψος περίπου 1.200 μέτρων, το «γλυκό» σημείο της ανύψωσης που επιτρέπει στα δευτερογενή σωματίδια τη μέγιστη ανάπτυξη, αλλά πριν αρχίσουν να διασπώνται.

Η θέση του στη Δυτική Έρημο της Γιούτα παρέχει ιδανικές ατμοσφαιρικές συνθήκες με δύο τρόπους: ο ξηρός αέρας είναι ζωτικής σημασίας, διότι η υγρασία θα απορροφήσει το υπεριώδες φως που είναι απαραίτητο για την ανίχνευση – και ο σκοτεινός ουρανός της περιοχής είναι απαραίτητος, καθώς η φωτορύπανση θα δημιουργήσει υπερβολικό θόρυβο και θα επισκιάσει τις κοσμικές ακτίνες.

Το Telescope Array βρίσκεται στη μέση μιας επέκτασης που οι αστρονόμοι ελπίζουν ότι θα βοηθήσει στην εξιχνίαση της υπόθεσης.

Μόλις ολοκληρωθούν, 500 νέοι ανιχνευτές σπινθηριστών θα επεκτείνουν το Telescope Array σε έκταση 2.900 km2, μια περιοχή σχεδόν στο μέγεθος του Rhode Island και αυτό το μεγαλύτερο αποτύπωμα αναμένεται να εντοπίσει περισσότερα από αυτά τα ακραία γεγονότα.