Išsiaiškino, iš kur atsiranda šviesos greičiu į Žemę smingantys paslaptingi kosminiai spinduliai

Didelės energijos kosminiai spinduliai iš kosmoso nuolat krinta ant mūsų, tačiau mokslininkai apie juos žino nedaug. Viena iš ilgai besitęsiančių paslapčių – kaip kosminiai spinduliai gali pasiekti mūsų planetą tokiu greičiu.

Pirmą kartą juodąją skylę tyrinėjantys mokslininkai pastebėjo gamtoje natūraliai veikiantį dalelių greitintuvą, pagreitinantį mūsų planetą bombarduojančius kosminius spindulius.

„Pastaraisiais metais galėjome sakyti, kad taip – natūralus dalelių greitintuvas egzistuoja. Kaip? Neįmanoma pasakyti, bet jis egzistuoja, – sako straipsnio apie šiuos atradimus autorė, Maxo Plancko branduolinės fizikos instituto (Vokietija) mokslininkė Laura Olivera-Nieto. – Dabar įžengiame į erą, kai iš tikrųjų galime atsakyti, kur ir kaip.“

Greitieji kosminiai spinduliai sklinda iš juodųjų skylių ir sprogstančių žvaigždžių

Mūsų planeta plaukioja kosminių spindulių jūroje. Šios įkrautos dalelės skrieja po Visatą ir su savimi atsineša daug energijos.

Jei šie spinduliai be jokio filtravimo pasiektų mūsų planetą, gyvybė Žemėje būtų neįmanoma. Kosminiai spinduliai sklinda beveik šviesos greičiu – taip greitai, kad jie gali prasiskverbti pro mūsų kūnus kaip oras, atnešdami tiek energijos, kad mūsų DNR būtų sudraskyta į skutelius.

Laimei, mūsų planetos atmosfera apsaugo mus nuo didžiausios spinduliuotės. Tačiau vis tiek svarbu suprasti ši reiškinį – ypač kai vis daugiau šalių investuoja į tai, kad žmonės taptų daugiaplanetine rūšimi.

Ir vienas iš dalykų, kurių mes tikrai nesuprantame, yra tai, kaip dalelės pasiekia tokį greitį.

Žvilgsnis iš arčiau

Kai mokslininkai žvelgia į kosminius spindulius, sklindančius iš kvazarų ir supernovų, paprastai jie mato tik didelę dėmę.

Didelės energijos kosminiai spinduliai sklinda iš kvazarų, kurie yra labai toli (jei būtų arčiau, jie susprogdintų Paukščių Taką) – todėl juos sunku detaliai įžiūrėti. Supernovos gali būti arčiau, tačiau jos siunčia mažos energijos spindulius, kurie, žiūrint teleskopu iš Žemės, yra labai silpni.

Tačiau netoliese esantis kosminis objektas, vadinamas SS 433, suteikė retą progą į kosminius spindulius pažvelgti kaip niekad nuodugniai.

SS 433 yra mikrokvazaras, t. y. maža juodoji skylė, kurios masė maždaug 10 kartų didesnė už Saulės masę. Ji yra už maždaug 18 000 šviesmečių nuo mūsų esančiame ūke – dujų debesyje, kurį paliko sprogusi žvaigždė.

„Jis vadinamas mikrokvazaru, nes yra tarsi miniatiūrinė juodosios skylės versija, – sakė L. Olivera-Nieto.

Tai reiškia, kad jis pakankamai silpnas, kad būtų pakankamai arti Žemės, bet pakankamai stiprus, kad išmestų didesnės energijos daleles nei supernova.

Yra dar viena priežastis, kodėl šis mikrokvazaras yra toks ypatingas, sako L. Olivera-Nieto. Šie objektai paprastai paleidžia čiurkšles, kurios trunka vieną ar dvi dienas.

„Šis tai daro jau 50 metų – o tai yra nepaprasta, nes tai vienintelis mums žinomas [mikrokvazaras], kuris tarsi įstrigo tam tikroje būsenoje“, – sakė ji.

Kai L. Olivera-Nieto su kolegomis pažvelgė į šį objektą, jie pastebėjo, kad tarp čiurkšlių atsiranda didelis tarpas. Iš pradžių mokslininkai matė nedideles spirales aplink juodąją skylę maždaug už 0,1 parsekų, paskui nebematė visai nieko, o tada čiurkšlės vėl pasirodė maždaug už 75 šviesmečių.

Mokslininkai mano, kad šis tarpas yra ta vieta, kur dalelės pagreitinamos iki beveik šviesos greičio.

Greitintuvo vieta atskleidžia, kaip jis veikia

Mokslininkai turi tris teorijas, paaiškinančias, kaip gali veikti šis natūralus dalelių greitintuvas.

Viena iš jų yra ta, kad magnetinis laukas, supantis juodąją skylę, neša šias daleles, ir jos patiria tokią didelę įtampą, kad skyla, išlėkdamos į kosmosą.

Tačiau tokiu atveju dalelių greitintuvas turėtų būti gana arti juodosios skylės.

Kitas variantas – juodoji skylė sukuria tunelius, kurie pagreitina daleles, kai jos atsitrenkia į šonus. Tačiau tada dalelės palaipsniui greitėtų.

Pirmą kartą atliktas nuodugnus stebėjimas patvirtina trečiąją hipotezę: dalelės atsitrenkia į nematomą sieną, vadinamąjį pertrūkį, kuris staiga sustabdo daleles jų kelyje.

Dėl tokio greičio pokyčio aplink daleles susikaupia energija, kuri suteikia joms didesnį greitį, kai jos galiausiai prasiveržia pro tą nematomą sieną.

Dabar kyla klausimas: kas sukuria šį staigų dalelių sustabdymą?

„Mes nežinome, ir tai gana intriguoja – nes tai vyksta simetriškai abiejose pusėse. Taigi, tai kažkaip susiję su pačia sistema“, – sako L. Olivera-Nieto.

Tyrimo rezultatai paskelbti recenzuojamame žurnale „Science“.

Parengta pagal „Business Insider“.