Raze cosmice misterioase de ultraînaltă energie îi încurcă pe astronomi – Physics World

A fost detectată o particulă de raze cosmice cu o energie de aproximativ 36 de milioane de ori mai mare decât particulele accelerate de Large Hadron Collider al CERN. La 244 EeV, aceasta este una dintre cele mai energetice particule observate vreodată și a fost observată în 2021 de Telescope Array din Utah. În timp ce raza cosmică de ultraînaltă energie (UHECR) a fost creată probabil printr-un proces astrofizic violent, cercetătorii nu au putut să o urmărească până la originile sale.

Cercetătorii au numit particule Amaterasu, care este zeița Soarelui în mitologia japoneză. Recordul actual de energie pentru un UHECR este de 320 EeV, deținut de particula „Oh-My-God”, care a fost detectată în 1991 în Utah de un predecesor al Telescope Array.

UHECR-urile sunt particule subatomice, cum ar fi protonii, care au energii mai mari de 1 EeV (10¹⁸ eV). Deși par să provină din afara Căii Lactee, originile lor sunt încă puțin înțelese din cauza rarității observării lor pe Pământ.

Întreruperea cosmică

În căutarea originilor UHECR-urilor, astronomii beneficiază de un fenomen numit limită Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK). Acest lucru se întâmplă deoarece UHECR-urile cu energii peste aproximativ 60 EeV interacționează cu fundalul cosmic cu microunde în timp ce călătoresc prin spațiu - pierzând energie pe măsură ce merg. Aceasta înseamnă că particulele la aceste energii superioare nu au călătorit mai mult de aproximativ 300 de milioane de ani lumină înainte de a ajunge pe Pământ.

În ciuda acestei tăieturi, cel echipa internationala care a depistat Amaterasu nu sunt mai înțelepți cu privire la originea particulei, potrivit Toshihiro Fujii de la Universitatea Metropolitană Osaka din Japonia – care a fost primul care a observat dovezi ale UHECR în datele Telescope Array.

„Am găsit acest nou mister”, a spus el, subliniind că particula nu se corelează cu niciun obiect astrofizic cunoscut. Scrierea în jurnal Ştiinţă, echipa sugerează mai multe origini posibile pentru Amaterasu.

Întuneric și lumină

Privind în limita GZK și presupunând că particula a fost deviată de câmpul magnetic al Căii Lactee, o posibilă origine este galaxia NGC 6946. Aceasta se află la aproximativ 25 de milioane de ani lumină distanță și este cunoscută pentru formarea sa prodigioasă de stele și numeroasele supernove. Cu toate acestea, astronomii nu au observat razele gamma sau razele X din galaxie. Observarea acestei radiații ar sugera prezența unui obiect astrofizic capabil să accelereze UHECR. Amaterasu ar putea fi urmărit și în Vidul Local, o regiune din apropiere cu o densitate neobișnuit de scăzută de galaxii. Dar din nou, nu există niciun obiect acolo care să poată fi identificat ca sursă.

Potrivit echipei, o altă posibilitate este că înțelegerea noastră incompletă a fizicii particulelor dincolo de Modelul standard ar putea însemna că Amaterasu a călătorit mai departe decât permis de limita GZK. Dacă acesta este cazul, atunci s-ar putea ca originea UHECR să fie atât de departe încât să nu putem detecta emisiile sale electromagnetice.

Potrivit lui Fujii, cea mai exotică sursă posibilă de Amaterasu este un „accelerator întunecat” – un obiect ipotetic care emite UHECR, dar nu emite alte radiații.

În ciuda descoperirii și speculațiilor, Rafael Alves Batista, a spus un astrofizician la Universitatea Autonomă din Madrid Lumea fizicii că observația nu dezvăluie „nimic nou” despre UHECR.

„Sunt un conservator în sensul că nu aș sări în nicio explicație dincolo de Modelul standard”, spune el. „Avem obiecte astrofizice care într-adevăr pot genera aceste raze cosmice de înaltă energie. Pur și simplu nu știm cum se întâmplă asta, sau unde sunt aceste obiecte sau care obiecte fac asta.”

El subliniază, de asemenea, că astronomii au o înțelegere foarte slabă a câmpurilor magnetice din afara Căii Lactee, ceea ce face foarte dificilă întoarcerea înapoi.

Incertitudine totală

„În galaxia noastră, nu cunoaștem cu adevărat [câmpul magnetic galactic], dar cel puțin avem o înțelegere că se află în anumite limite. Dar, pentru câmpurile magnetice extra galactice, este complet incert”, a spus Batista.

Atât Fujii, cât și Batista sunt de acord că sunt necesare mai multe observații ale acestor evenimente rare înainte de a putea începe să înțelegem originile UHECR. De asemenea, sunt necesare îmbunătățiri ale înțelegerii noastre despre câmpurile magnetice extragalactice.

Unele dintre aceste observații vor fi cu siguranță făcute de Telescope Array. Este cel mai mare detector de raze cosmice din emisfera nordică și este în prezent extins pentru a fi cu un factor de patru mai mare decât aria sa actuală.

Astăzi, particule precum Amaterasu sunt detectate aproximativ o dată la 15 ani, dar Fujii spune că îmbunătățirile aduse Telescope Array ar putea reduce acest lucru la o dată la patru ani.

Cercetarea este descrisă în Ştiinţă.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/mysterious-ultrahigh-energy-cosmic-ray-puzzles-astronomers/