Gamma staru pārrāvumi no tālām zvaigznēm, kā parādīts šī mākslinieka ilustrācijā, ir viens no iespējamajiem ultrajaudīgo "OMG daļiņu" avotiem, kas ik pa laikam triecas zinātnieku detektoriem uz Zemes.
(Attēls: © NASA / SkyWorks Digital)
Pols Sutters ir Ohaio štata universitātes astrofiziķis un galvenais zinātnieks COSI zinātnes centrā. Sutters ir arī vietņu "Ask a Spaceman" un "Space Radio" saimnieks un ved AstroTours visā pasaulē. Sutters pievienoja šo rakstu Space.com ekspertu balsīm: Op-Ed & Insights.
Pašlaik, lasot šo tekstu, jūsu DNS sadala sīkas, neredzamas lodes. Bojājumu tirgotāji ir zināmi kā kosmiskie stari, kaut arī tie absolūti nav stari - bet nosaukums iestrēdzis vēsturiskā pārpratuma dēļ. Tā vietā tās ir daļiņas: elektroni un protoni, lielākoties, bet reizēm smagākas lietas, piemēram, hēlijs vai pat dzelzs kodoli.
Šīs kosmiskās daļiņas ir satraucošas, jo a) tās ir ātras, tāpēc tām ir daudz kinētiskās enerģijas, lai tās varētu mētāties, un b) tās ir elektriski lādētas. Tas nozīmē, ka tie var jonizēt mūsu nabadzīgos DNS nukleotīdus, tos atšķetinot un reizēm novedot pie nekontrolējamām replikācijas kļūdām (aka, vēzis). ['Superstar' Eta Carinae rīkojas tāpat kā ar milzīgu kosmisko staru pistoli, bet kāpēc?]
It kā tas nebūtu pietiekami slikti, reizi pa reizei, aptuveni reizi kvadrātkilometrā gadā, daļiņa nonāk kliedz mūsu atmosfērā patiesi briesmīgā ātrumā, notriec pret nelaimīgo slāpekļa vai skābekļa molekulu un nonāk kaskādes dušā. zemākas enerģijas (bet joprojām, protams, nāvējoši) sekundārās daļiņas.
Ir tikai viena atbilstoša atbilde, saskaroties ar daļiņu no tāda izvirtuša potenciāla: "OMG".
Ātras bumbas
"OMG" bija segvārds, kas tika dots pirmajam to, kas mūsdienās tiek dēvēts par īpaši augstas enerģijas kosmiskajiem stariem, piemēram, ko 1991. gadā atklāja Jūtas Universitātes Kosmisko staru detektoru Fly's Eye. Šis vienīgais protons ielidoja mūsu atmosfērā, dodot aptuveni 99.99999999999999999999951 procentus no gaismas ātruma. Nē, visi šie deviņi ir ne tikai dramatiski efekti, lai skaitlis izskatās iespaidīgs - tas tiešām bija tik ātri. Šai daļiņai bija tāds pats kinētiskās enerģijas daudzums kā pieklājīgi izmestam beisbolam ... kas saspiests objektā, kura izmērs ir protons.
Tas nozīmē, ka šai daļiņai bija vairāk nekā 10 miljoni reižu vairāk enerģijas nekā to, ko var radīt mūsu visspēcīgākais daļiņu sadursme - LHC. Relativistiskā laika dilatācijas dēļ šajā ātrumā OMG daļiņa varētu nokļūt līdz mūsu tuvākās kaimiņzvaigznei Proxima Centauri 0,43 milisekundēs no paša daļiņas laika. Tas varētu turpināties mūsu galaktikas kodolā līdz brīdim, kad esat pabeidzis lasīt šo teikumu (no paša skatu punkta).
OMG, patiešām.
Kopš šīs daļiņas noteikšanas mēs turpinājām novērot debesis šiem ārkārtējiem notikumiem, izmantojot specializētus teleskopus un detektorus visā pasaulē. Kopumā mēs esam reģistrējuši apmēram simtu OMG klases daļiņu pēdējās desmitgadēs.
Šie daži desmiti piemēru gan izskaidro, gan padziļina to izcelsmes noslēpumus. Vairāk informācijas vienmēr ir labs, bet kāds gan ir mūsu pasaules visums, kas ir pietiekami spēcīgs, lai protonam nodrošinātu pietiekami labu plaisu, ka tas gandrīz vai gandrīz varētu izaicināt sevi uz sacīkstēm?
Knuckleballs
Lai paātrinātu lādētu daļiņu līdz ārprātīgam ātrumam, jums ir vajadzīgas divas galvenās sastāvdaļas: daudz enerģijas un magnētiskais lauks. Magnētiskais lauks veic darbu, lai pārnestu uz daļiņu jebkuras enerģijas, kas atrodas jūsu gadījumā (teiksim, supernovas sprādziena eksplozīvā kinētiskā enerģija vai virpuļojošais gravitācijas spēks, matērijai krītot uz melno caurumu). Detalizētā fizika, protams, ir neticami sarežģīta un nav ļoti labi izprotama. Kosmisko staru dzimšanas vietas ir biedējoši sarežģītas un atrodas mūsu Visuma galējos reģionos, tāpēc pilnīgu fizisko ainu būs grūti iegūt.
Bet mēs joprojām varam izdarīt dažus izglītotus minējumus par to, no kurienes nāk tādi ārkārtēji piemēri kā mūsu draugs OMG daļiņa. Pirmais mūsu minējums varētu būt supernovas, titāniskas masīvu zvaigžņu nāves. Magnētiskie lauki? Pārbaudiet. Daudz enerģijas? Pārbaudiet. Bet nepietiek enerģijas, lai izdarītu triku. Jūsu dārza šķirņu zvaigžņu detonācijai vienkārši nav pietiekami daudz izejvielu, lai izspļautu daļiņas tādā ātrumā, kādu mēs apsveram.
Ko tālāk? Aktīvie galaktikas kodoli ir spēcīgi pretendenti. Šie kodoli ir izveidoti, matērijai virpuļojot līdz tā liktenim ap supermasīvu melno caurumu, kas atrodas galaktikas centrā; materiāls saspiež un sasilst, tā pēdējos brīžos veidojot uzkrāsošanas disku. Šī sagriešanās ar zemu rada intensīvus magnētiskos laukus no dinamo darbībām, veidojot spēcīgu sastāvdaļu maisījumu, kas nepieciešams, lai izmestajām daļiņām pievienotu nopietnu zirgspēku.
Izņemot (un jūs zinājāt, ka būs "izņemot"), aktīvie galaktikas kodoli ir pārāk tālu, lai radītu kosmiskos starus, kas sasniedz Zemi. Īpaši enerģijas enerģijas kosmiskā starojuma smieklīgajā ātrumā kreisēšana caur kosmosu ir vairāk kā mēģinājums izplūst caur puteņu. Tas ir tāpēc, ka ar šādiem ātrumiem kosmiskais mikroviļņu fons - zemu enerģijas fotonu plūdi, kas palikuši no agrīnā Visuma - šķiet ļoti blūzi virzās uz augstākām enerģijām. Tātad, šī augstas intensitātes gaisma smaržo un apmainās ar ceļojošo kosmisko staru, palēninot un galu galā apturot to.
Tādējādi mums nevajadzētu gaidīt, ka visspēcīgākie kosmiskie stari ceļo tālu tālāk par simts miljoniem gaismas gadu vai vairāk - un lielākā daļa aktīvo galaktisko kodolu ir daudz, daudz tālāk no mums.
Līkumu bumbiņas
Ilgu laiku OMG paaudzes galvenais aizdomās turamais bija Kentaurs A, samērā tuvumā esošs aktīvs galaktikas kodols, kas atrodas 10 līdz 16 miljonu gaismas gadu attālumā. Spēcīgs, magnētisks un tuvu - ideāls kombo. Bet, lai gan dažos apsekojumos ir norādīts, ka kosmiskie stari var nākt no tā vispārējā virziena, nekad nav bijusi pietiekami skaidra korelācija, lai šo galaktiku noturētu no aizdomās turētās līdz notiesātajai. [Dziļš skatiens uz dīvaino galaktiku kentauru A]
Daļa no problēmas ir tāda, ka Piena Ceļa magnētiskais lauks smalki maina ienākošo kosmisko staru trajektoriju, maskējot to sākotnējos virzienus. Tātad, lai rekonstruētu kosmiskā starojuma avotu, jums ir nepieciešami arī mūsu galaktikas magnētiskā lauka stipruma un virziena modeļi - kaut kas tāds, uz kuru mēs precīzi nestrādājam.
Ja OMG ģenerators pats par sevi nav Kentaurs A, tad varbūt tās ir Seiferta galaktikas, noteikta galaktikas apakšklase, kas sastāv no tuvāk esošiem, parasti vājākiem (bet tomēr ārprātīgi gaišiem un spēcīgiem) aktīviem galaktikas kodoliem. Bet atkal, ņemot vērā pat simts paraugu, ir grūti precīzi noteikt.
Varbūt tas ir gamma staru pārrāvums, domājams, ka tas izplūst no savdabīgās kataklizmiskās gala līdz dažām ekstrēmākajām zvaigznēm. Bet mūsu izpratne par šīs situācijas fiziku (vai jūs tam ticat?) Ir diezgan niecīga.
Varbūt tas ir kaut kas eksotiskāks, piemēram, topoloģiski defekti no Lielā sprādziena agrākajiem mirkļiem vai dažas bailīgas mijiedarbības tumšajā matērijā. Varbūt mēs kļūdāmies fizikā, un mūsu aprēķinātie attāluma ierobežojumi nav precīzi. Varbūt, varbūt, varbūt…
Šo īpaši augstas enerģijas "OMG" daļiņu patieso izcelsmi ir grūti noteikt, un, neraugoties uz gandrīz 30 gadu ilgu atklāšanas vēsturi, mums nav daudz konkrētu atbilžu. Kas ir kārtībā - ir labi, ja Visumā ir palikuši vismaz daži noslēpumi. Astrofiziķi varētu izmantot arī zināmu darba drošību.
Uzziniet vairāk, noklausoties epizodi Podcast epizodē “Ask A Spaceman”, kas ir pieejama iTunes un tīmeklī vietnē http://www.askaspaceman.com. Paldies hchrissscottt par jautājumiem, kas noveda pie šī skaņdarba! Uzdodiet savu jautājumu čivināt, izmantojot #AskASpaceman vai sekojot Polam @PaulMattSutter un facebook.com/PaulMattSutter. Sekojiet mums @Spacedotcom, Facebook un Google+. Oriģināls raksts vietnē Space.com.
