Vědci z mezinárodní observatoře Telescope Array zachytili extrémně silnou energetickou částici, kterou pojmenovali Amaterasu podle japonské bohyně Slunce. Její původ zůstává záhadný, protože zpětné sledování směru příletu nevede k žádnému možnému zdroji, například galaxii. Na novém výzkumu se podílel i odborník z Akademie věd ČR.
Astrofyzici částici objevili v květnu letošního roku a nyní ji popsali v odborném časopise Science. Tvrdí, že její odhalení je bez nadsázky převratné.
Tato částice kosmického záření totiž více než milionkrát překonává energii, kterou lze vyvinout v pozemských urychlovačích. Bezprecedentní energie, kterou vykázala, je přibližně 40milionkrát vyšší než u protonů produkovaných urychlovačem LHC ve švýcarském CERNu.
Při zachycení této vzácné události sehrál klíčovou roli experiment Telescope Array, který se nachází v americkém Utahu. Skládá se ze soustavy povrchových detektorů s 507 stanicemi a tří fluorescenčních detektorů, které měří rozsáhlé takzvané atmosférické spršky vznikající při interakci kosmického záření s jádry plynů zemské atmosféry.
„Takto vysokoenergetické částice se objeví na kilometru čtverečním jen jednou za tisíc let, takže máme velké štěstí, že jsme je mohli detekovat,“ vysvětluje Federico Urban z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, který se na tomto mezinárodním experimentu podílí už více než deset let. Srovnání s předchozími vysokoenergetickými událostmi kosmického záření z let 1991, 1993 a 2001 poukazuje na význam objevu Amaterasu, protože se svou energií řadí na druhé místo hned za částici Oh-My-God zachycenou v roce 1991.
- Večer 15. října 1991 pozorovali vědci nad Salt Lake City v Utahu extrémně silnou částici. Její energie jim vyrazila dech natolik, že jí dali přezdívku Oh-My-God neboli Ach můj Bože.
- Částice se nejvíce podobala protonu pohybujícímu se téměř rychlostí světla, právě díky této kombinaci velké rychlosti i vysoké hmotnosti měla takovou energii.
- Nejnovější vysvětlení říkají, že ji urychlila kolabující magnetická pole páru kolidujících galaxií vzdálených 450 milionů světelných let od Země.
Z nicoty
Amaterasu přiletěla z oblasti nedaleko roviny Mléčné dráhy, což znamená, že zde existuje silný vliv magnetického pole naší Galaxie, a to představuje problém pro přesné určení zdroje.
„Když se podíváte na oblohu směrem, odkud Amaterasu přiletěla, není tam nic. Vysvětlení, že trajektorie částice, i když se jedná možná o velmi těžké jádro, by se mohla natolik změnit vlivem silného galaktického magnetického pole, docela nesedí. Různými metodami prokazujeme, že skutečně přišla z ničeho. Není například možné, aby přišla z M87, jednoho z největších možných zdrojů částic. Je to tedy celé tak trochu záhada,“ vysvětluje Urban.
Analýza události vyvolala spoustu otázek, jako kde se částice vzala nebo zda na ni působily síly, které věda zatím nezná nebo je špatně chápe. Odborníci navrhují několik možných vysvětlení. Mezi ta prozaičtější patří mnohem silnější magnetická pole ve vesmíru, mezi ta podivnější existence zcela neznámé fyziky částic při vysokých energiích.
„Jde o to, že model magnetického pole, který nám říká, kde máme hledat, může být chybný, nebo mohou existovat magnetická pole mimo naši Galaxii, která jsou silnější, než si myslíme. A pokud tam jsou, je to velmi zajímavé, protože víceméně rozumíme tomu, jak se magnetická pole v galaxiích tvoří. Ale pokud tam není téměř nic, vytvořit magnetická pole mimo kupy galaxií je velmi obtížné, není pro to důvod,“ doplňuje Urban, který vyvinul metody k ověření myšlenky, že by v prázdných oblastech vesmíru mohla existovat magnetická pole.
Detekce částice Amaterasu otevírá nové možnosti výzkumu nejenergetičtějších jevů ve vesmíru a nabízí vhled do mechanismů urychlování kosmických částic ultra-vysokých energií neboli UHECR. Vědci se budou dál potýkat se záhadami, které tyto částice obklopují. Tato nová událost však představuje milník ve snaze jim porozumět.
