Po 50 metų pastangų pagaliau paaiškėjo, kas iš kosmoso apšaudo Žemę didžiausios energijos kosminiais spinduliais

Kosminiai spinduliai yra Žemę nuolat bombarduojančios elektringos dalelės, dažniausiai – vandenilio, helio ir šiek tiek – kitų, sunkesnių elementų branduoliai. Didesnės nei maždaug 8 milijardų gigaeletronvoltų (GeV) energijos dalelės pirmą kartą užfiksuotos prieš maždaug 50 metų, tačiau jų šaltinis liko nežinomas.

Didžiausio ir galingiausio dalelių greitintuvo – LHC – 27 kilometrų ilgio tunelyje dalelės įgauna 13 teraelektronvoltų (TeV) energiją. Galingiausios užfiksuotos kosminio spinduliavimo dalelės energija buvo ~23 milijonus kartų didesnė – 300 000 000 TeV.

Taip yra, nes didėjant kosminių spindulių didelių energijai, jų skaičius drastiškai mąžta. Per metus į vieną kvadratinį Žemės ploto kilometrą vidutiniškai pataiko vos vienas itin aukštos energijos kosminis spindulys (UHECR). Teleskopai negalėjo užfiksuoti pakankamai dalelių, kad galėtų nustatyti jų kilmę.

Tai pasikeitė, pastačius Pierre Auger observatoriąj, išsidėsčiusią 3000 kvadratinių kilometrų Argentinos lygumų. Ja dangus buvo tiriamas dešimtmetį ir per tą laiką užfiksuota 30 000 UHECR.

Kai kas manė, kad didelės energijos dalelės galėjo rastis iš Paukščių Tako centro, kuriame, kaip žinoma, yra objektų, galinčių įgreitinti daleles bent iki 1000 TeV.

Ekstremali visata

Bet Pierre Auger observatorijos duomenų analizė parodė, kad UHECR sklinda iš už mūsų galaktikos ribų. Atsižvelgusi į kosminių spindulių trajektorijos nukreipimą Paukščių Tako magnetiniu lauku, komanda išsiaiškino, kad dalelės keliauja maždaug 326 milijonus šviesmečių, iš už galaktikos esančio kosmoso regiono, kuriame yra keletas potencialių kandidatų, tokių kaip aktyvūs galaktikų branduoliai ir galaktikos, kuriose vyksta aktyvi žvaigždėdara.

„Galime daryti išvadą, kad tai išties ekstragalaktiniai šaltiniai, ir tai – pagrindas būsimų tyrimų, kuriais bus ieškomi šaltiniai,“ sako Karl-Heinz Kampert, Pierre Auger observatorijos atstovas.

Siekiant tiksliai nustatyti šaltinį, dabar observatorijos teleskopais bus stengiamasi išmatuoti tikslią spindulių atominę masę, kad būtų galima apskaičiuoti, kaip jų trajektoriją iškreipia Paukščių Tako magnetinis laukas. Pavyzdžiui, helio branduolius šis laukas nukreips dvigubai daugiau, nei tokios pat energijos vandenilio branduolius. Taip galima atsekti kiekvieno spindulio kelią iki jo šaltinio.

Kitais teleskopais irgi buvo žvalgomasi po ekstremalią aukštų energijų dalelių visatą, ieškant itin energingų neutrinų ir gama spindulių. „Pasirodo, ekstremalios visatos stebėjimas kosminiais spinduliais, neutrinais ir gama spinduliais, energijos tankis yra toks pats,“ sako Francisas Halzenas iš Wisconsin-Madison universiteto, IceCube Neutrino observatorijos vyr. tyrėjas. „Tai gali reikšti bendrą šaltinį ir būti neatsitiktinis.“

Paukščių Tako magnetinis laukas neutrinų neveikia, tad, jeigu bus nustatyta, kad jie sklinda iš tų pačių šaltinių, kaip ir kosminiai spinduliai, jų bendrą šaltinį geriau nustatyti neutrinais.

Anil Ananthaswamy
newscientist.com

Žurnalo nuoroda:Science, DOI: 10.1126/science.aan4338