Kosmički zraci koji su upali u Zemljinu atmosferu potpuno su zapanjili astrofizičare.
Sićušna čestica je nosila više od 240 eksa-elektron-volti energije, ili 2,4 k 10 20 elektron-volti – druga nakon čuvene, zapanjujuće čestice Oh-Mi-Bože otkrivene još 1991. godine, sa svojih 320 eksa-elektrona volti.
Ali evo uboda u rep. Baš kao i čestica Oh-Mi-Bože, naučnici nisu mogli da prate novu do očiglednog izvora.
„Čestice su tako velike energije da na njih ne bi trebalo da utiču galaktička i vangalaktička magnetna polja. Trebalo bi da budete u mogućnosti da pokažete odakle dolaze na nebu“, kaže fizičar Džon Metjuz sa Univerziteta Juta i član saradnje Telescope Arrai koja je dovela do otkrića.
„Ali u slučaju čestice Oh-Moj Bože i ove nove čestice, pratite njenu putanju do njenog izvora i nema ničega dovoljno visoke energije da bi je proizvelo. To je misterija ovoga – šta se, dođavola, dešava?“
Kosmički zraci su pomalo kosmička zagonetka. Uspeli smo da ih otkrijemo više od jednog veka, ali još uvek nemamo jasnu predstavu o svim različitim načinima na koje se mogu širiti širom Univerzuma.
Oni zapravo nisu radijacija, kao svetlost; to su čestice, uglavnom atomska jezgra, ali i subnuklearne čestice kao što su protoni i elektroni. I struju kroz Univerzum brzinom bliskom svetlosti, sa više snage nego što bi trebalo da imaju.
Naučnici misle da se proizvode u energetskim okolnostima, kao što su supernove i sudari zvezda. Manje energetski izvori kao što su zvezde (uključujući Sunce) proizvode kosmičke zrake niže energije, ali se pokazalo da je one moćnije malo teže odrediti.
Naša atmosfera nas štiti od kosmičkih zraka, što je zapravo odlično, ali još uvek imamo neke prilično efikasne načine da ih otkrijemo.
Kada kosmički zraci udare u atmosferu, sudara se sa drugim česticama u njoj, stvarajući pljusak čestica koji pada na Zemlju. Imamo opservatorije koje mogu da otkriju ove čestice, povezujući ih sa sudarom kosmičkih zraka koji ih je proizveo.
Međutim, pljuskovi proizvedeni energetskim kosmičkim zracima padaju na relativno veliku površinu, što znači da moramo pokriti prilično veliki deo zemlje ako želimo da rekonstruišemo događaj čestica sa bilo kojom tačnošću.
Telescope Arrai, koji vodi međunarodna saradnja, ima efektivnu oblast detekcije od 700 kvadratnih kilometara (270 kvadratnih milja).
27. maja 2021. niz je uhvatio signal. Nakon izvršenih proračuna i analize, te provere i ponovne provere, saradnja Telescope Arrai je zaključila da su pronašli česticu na energetskoj skali čestice Oh-Mi-Bože.
„Kada sam prvi put otkrio ovaj kosmički zrak ultra visoke energije“, kaže fizičar Toshihiro Fujii sa Univerziteta Osaka Metropolitan, koji je vodio istraživanje, „mislio sam da mora da je došlo do greške, jer je pokazao energetski nivo bez presedana u poslednja tri decenija.“
Otkriće, napravljeno upotrebom različite tehnike od one koja je otkrila česticu Oh-Moj Bog, i to na drugom delu neba, sugeriše da, iako retka, ova zapažanja predstavljaju stvarne astrofizičke događaje. Otkrivanje Oh-Mi-Bože nije bila slučajnost, niti greška.
Istraživački tim je novu česticu nazvao Amaterasu, po moćnoj šintoističkoj boginji Sunca. Oba su, kažu istraživači, verovatno protoni.
I, dobro, potvrda kosmičkih zraka ultra-visoke energije znači da sada imamo malo kiselog krastavca na našim rukama. Vidite, čestice ultra-visoke energije imaju jasno ograničenje, energiju poznatu kao Grajzen-Zacepin-Kuzminova granica, koja se nalazi na 5 k 10 19 elektron-volti.
Smatra se da je ovo maksimalna energija koju čestica može održati na velikim udaljenostima od oko 160 miliona svetlosnih godina, pošto kosmički zraci gube energiju dok putuju kroz svemir.
Na toj udaljenosti od nas postoje stvari koje bi mogle da proizvedu kosmičke zrake, očigledno, ali ništa ni blizu dovoljno snažno da proizvede Oh-Moj-Bože ili Amaterasu nije otkriveno unutar 160 miliona svetlosnih godina od Sunčevog sistema.
„Stvari za koje ljudi misle da su energične, poput supernove, nisu ni blizu dovoljno energične za ovo“, kaže Metjuz. „Potrebne su vam ogromne količine energije, zaista velika magnetna polja da biste ograničili česticu dok se ubrzava.“
A praćenje linije kojom je Amaterasu putovao kroz svemir vodi nazad u kosmičku prazninu – oblast prostora između filamenata na kojima se galaksije skupljaju, sa relativno malo unutra. To znači da nam nekako nedostaje nešto.
Možda su magnetna polja bolja u ubrzanju čestica nego što smo mislili. Možda postoji obližnji izvor koji nismo videli. Ili nas možda čestice upućuju na nikada ranije viđeni astrofizički fenomen.
„To bi mogli biti defekti u strukturi prostor-vremena, sudarajući kosmičke žice“, kaže fizičar Džon Belz sa Univerziteta Juta.
„Mislim, ja samo pljujem lude ideje do kojih ljudi dolaze jer ne postoji konvencionalno objašnjenje. To je prava misterija.“
