Některé kosmické paprsky pocházejí z vně galaxie

Astronomové detekovali extrémně energetické kosmické částice přicházející z jedné strany oblohy než z druhé.

Koncept tohoto umělce ukazuje příklad vzduchové sprchy sekundárních částic, které kosmický paprsek vytváří, když zasáhne zemskou atmosféru. Bílá struktura je jednou z vodních nádrží, které slouží jako detektor záření Cherenkov pro Observatoř Pierra Augera v západní Argentině.
A. Chantelauze / S. Staffi / L. Bret

Částice, které se pohybují za slušných zlomků rychlosti světla, zasáhly Zemi neustále. Tyto směšně energetické entity, nazývané kosmické paprsky, jsou protony a větší atomová jádra z vesmíru. Jejich energie se pohybují od přibližně miliardy do více než 10 milionů bilionů elektronových voltů (10 9 až 10 20 eV), nebo až 10 milionůkrát vyšší než energie, při které Velký Hadron Collider rozbije protony dohromady. (Mimochodem, proto víme, že LHC nevytvoří nebezpečné mikroskopické černé díry.)

Astronomové se domnívají, že kosmické paprsky s nižší energií (které jsou mnohem běžnější) pocházejí z Mléčné dráhy, zejména z oblastí vytvářejících hvězdy a zbytků supernovy. O těch energičtějších, o nichž mluvíme, 1 000 bilionů eV, se předpokládá, že pocházejí z vně galaxie.

Nejlepší způsob, jak říct, je určit, kterým směrem kosmické paprsky pocházejí. Ale to není snadné. Magnetické pole Mléčné dráhy otřásá cestami těchto částic, analogicky tomu, jak se rozptylují silné rozptyly mlhy, John Gallagher III a Francis Halzen (obě University of Wisconsin, Madison) píšou v perspektivě 22. září Science . "Stejně jako se zdá, že světlo přichází ze všech směrů, protože se rozptyluje na krátké vzdálenosti v mlze, zdá se, že kosmické paprsky rozptýlené magnetickými poli rovnoměrně přicházejí po obloze, " vysvětlují.

Čím je však částice energičtější, tím lepší jsou její šance na únik magnetické mlhy. Ti nejaktivnější by měli být schopni cestovat docela nerušeně, což znamená, že astronomové mají šanci určit, odkud pocházejí. Předchozí práce naznačila existenci alespoň jednoho hotspotu.

Celooblohový diagram přebytku kosmického paprsku. Mapa je v galaktických souřadnicích, což znamená, že rovina Mléčné dráhy leží podél střední horizontální osy. Barevný gradient je pro částice s energií nad 8 milionů bilionů elektronových voltů (EeV). Kříž a okolní obrysy označují směr „dipól“. Značka 2MRS je pro vrchol v distribuci galaxií a šipky označují podezřelé směry vychýlení pro méně energické kosmické paprsky přicházející ze směru 2MRS a setkávající se s magnetickým polem Mléčné dráhy. Tyto částice jsou však méně energetické než ty, které vykazují dvojtónové rozdělení.
Pierre Auger Spolupráce / věda 2017: DOI 10.1126 / science.aan4338

Nyní Pierre Pierer Collaboration hlásí, že vidí více z nejrychlejších kosmických paprsků přicházejících z jedné strany oblohy než z druhé.

Observatoř Pierra Augera používá 1600 tanků, z nichž každá je naplněna 12 tunami vody, rozprostřená na 3 000 km 2 v Argentině, aby detekovala kosmické paprsky a sprchy částic, které vytvářejí v zemské atmosféře. Během 14 let spolupráce zjistila 30 000 kosmických paprsků s energií nad 8 milionů bilionů eV. Tým, který sledoval zpět každou částici k jejímu původu na obloze, objevil dipólový vzor - jedna strana má více než druhá.

Účinek není moc: U stejné velikosti oblohy a čtverečního kilometru země pokryté nádrží přijímající částice je detekováno 0, 08 dalších částic ročně přicházejících z jedné strany proti druhé. (Pro srovnání, průměrně narazí jedna částice na kilometr čtvereční za rok.) Ale rozdíl je v tom.

Na obloze leží střed dipólu v blízkosti Canis Major, těsně pod galaktickou rovinou. Tým ve stejném vydání Science poznamenává, že i na této straně oblohy leží více galaxií, takže možná existuje spojení s kosmickou strukturou obklopující Mléčnou dráhu. Shoda však není přesná; stále není jasné, zda existuje nějaká korelace.

Bez ohledu na to není distribuce to, co se očekává, pokud tyto kosmické paprsky pocházejí z Mléčné dráhy. Dvoubarevný efekt je také desetkrát silnější než to, co by bylo způsobeno zemským pohybem s ohledem na kosmické struktury. Výsledek proto silně upřednostňuje dlouhodobou myšlenku, že nejenergičtější kosmické paprsky pocházejí z vnějšku naší galaxie.

Reference:

Spolupráce Pierre Augera. "Pozorování rozsáhlé anizotropie v příletových směrech kosmických paprsků asi 8 × 10 18 eV." Věda . 22. září 2017.

John S. Gallagher III a Francis Halzen. "Nový úhel kosmických paprsků." Věda . 22. září 2017.


Získejte náskok v příštím roce: vyzvedněte si nejnovější kalendáře a kalendáře Sky & Telescope .