Šios plika akimi nematomos subatominės dalelės energija prilygsta plytos numetimui ant kojos piršto iš juosmens aukščio, teigia naujų tyrimų, ketvirtadienį paskelbtų žurnale „Science“, autoriai. Tyrime nustatyta, kad ši dalelė prilygsta pačiam energingiausiam kada nors stebėtam kosminiam spinduliavimui – 1991 m. aptiktai dalelei „Oh-My-God“ (liet. „O Dieve mano“).
Kosminiai spinduliai yra krūvį turinčios dalelės, kurios keliauja per kosmosą ir nuolat krinta į Žemę. Mažos energijos kosminiai spinduliai gali sklisti iš Saulės, tačiau itin didelės energijos kosminiai spinduliai yra išskirtiniai. Manoma, kad jie į Žemę atkeliauja iš kitų galaktikų ir kitų šaltinių.
„Jei ištiesite ranką, kas sekundę vienas (kosminis spindulys) praeis pro jūsų delną – bet tai tikrai mažos energijos spinduliai, – sako tyrimo bendraautorius ir Jutos universiteto profesorius Johnas Matthewsas.
Nepaisant daugelį metų trunkančių tyrimų, tiksli šių didelės energijos dalelių kilmė vis dar nėra aiški. Manoma, kad jos susijusios su energingiausiais Visatos reiškiniais – tokiais kaip juodosios skylės, gama spindulių žybsniai ir aktyvūs galaktikų branduoliai – tačiau atrodo, kad didžiausios iki šiol atrastos dalelės yra kilusios iš tuštumų arba tuščios erdvės – ten, kur neįvyko jokių audringų dangaus įvykių.
Didelės energijos kosminių spindulių sekimas
Neseniai aptiktą dalelę, pramintą pagal japonų Saulės deivę Amaterasu, pastebėjo Jutos Vakarų dykumoje esanti kosminių spindulių observatorija, vadinama Teleskopų masyvu.
2008 m. pradėjusį veikti Teleskopų masyvo observatoriją sudaro 507 stalo teniso kamuoliukų dydžio detektoriai, užimantys 700 kvadratinių kilometrų plotą.
Šiame lauke jau pastebėta daugiau kaip 30 itin didelės energijos kosminių spindulių – tačiau nė vienas jų nebuvo didesnis už Amaterasu dalelę, kuri 2021 m. gegužės 27 d. trenkėsi į atmosferą virš Jutos ir išbarstė antrines daleles po žemės paviršių, kur jas užfiksavo detektoriai.
„Galite pažiūrėti, kiek dalelių patenka į kiekvieną detektorių – ir tai parodo, kokia buvo pirminio kosminio spindulio energija“, – sako J. Matthewsas.
Įvykį užfiksavo 23 detektoriai, ir apskaičiuota kosminio spindulio energija buvo apie 244 eksa-elektronvoltai. Daugiau nei prieš 30 metų aptiktos „O Dieve mano“ dalelės energija buvo 320 eksa-elektronvoltų.
Palyginimui, 1 eksa-elektronvoltas lygus 1 milijardui gigaelektronvoltų, o 1 gigaelektronvoltas – 1 milijardui elektronvoltų. Vadinasi, Amaterasu dalelė turi 244 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 elektronvoltų. Palyginimui, NASA duomenimis, tipinė elektrono energija poliarinėje auroroje yra 40 000 elektronvoltų.
Itin didelės energijos kosminiai spinduliai turi dešimtis milijonų kartų daugiau energijos nei bet kuris žmogaus sukurtas dalelių greitintuvas – pavyzdžiui, Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas (LHC) – galingiausias kada nors pastatytas greitintuvas, aiškina Niujorko universiteto fizikos profesorė Glennys Farrar.
„Reikalingas labai didelio magnetinio lauko regionas – kaip superdidelis LHC, bet natūralus. Reikalingos tikrai išskirtinės sąlygos, todėl šaltiniai yra labai labai reti, o dalelės išsisklaido didžiulėje Visatoje, todėl tikimybė, kad viena iš jų pataikys į Žemę, yra labai maža“, – teigia tyrime nedalyvavusi G. Farrar.
Atmosfera iš esmės apsaugo žmones nuo žalingo dalelių poveikio – nors kartais kosminiai spinduliai sukelia kompiuterių gedimus. Šios dalelės (ir apskritai kosminė spinduliuotė) kelia didesnį pavojų astronautams – nes pasak NASA, gali sukelti struktūrinę DNR žalą ir pakeisti daugelį ląstelinių procesų.
Paslaptingas šaltinis
Šių itin didelės energijos dalelių šaltinis mokslininkus glumina.
J. Matthewsas sako, kad du didžiausi užfiksuoti kosminiai spinduliai pasirodė esantys „tarsi atsitiktiniai“ – atsekus jų trajektorijas paaiškėjo, kad nėra nieko, kas būtų pakankamai didelės energijos, kad sukurtų tokias daleles. Atrodo, kad konkrečiai Amaterasu dalelė kilo iš vadinamosios Vietinės Bedugnės – tuščios erdvės srities, besiribojančios su Paukščių galaktika.
„Jei paimtume du didžiausios energinius įvykius – tą, kurį ką tik radome, ir „O Dieve mano“ dalelę – atrodo, kad jie net nieko nenurodo. Bet tai turėtų būti kažkas palyginti artimo. Astronomai, naudojantys regimuosius teleskopus, nemato nieko tikrai didelio ir labai smarkaus, – teigia J. Matthewsas. – Ji ateina iš regiono, kuris atrodo kaip vietinė tuščia erdvė. Tai tuštuma. Tad kas gi čia vyksta?“
Tam tikrų atsakymų gali duoti Teleskopų masyvo išplėtimas. Baigus įrengti 500 naujų detektorių, ši observatorija galės fiksuoti kosminių spindulių sukeltus dalelių srautus 2900 kvadratinių kilometrų plote.
Parengta pagal CNN.
