Garso spindulių sklidimas iš tolimų žvaigždžių, kaip parodyta šio menininko iliustracijoje, yra vienas galimų ypač galingų „OMG dalelių“, retkarčiais patekusių į mokslininkų detektorius Žemėje, šaltinis.
(Vaizdas: © „NASA“ / „SkyWorks Digital“)
Paulius Sutteris yra Ohajo valstijos universiteto astrofizikas ir vyriausiasis mokslininkas COSI mokslo centre. „Sutter“ taip pat yra „Ask a Spaceman“ ir „Space Radio“ šeimininkai ir veda „AstroTours“ visame pasaulyje. Sutteris pridėjo šį straipsnį „Space.com“ tinklalapyje „Expert Voices: Op-Ed & Insights“.
Šiuo metu, kai jūs skaitote patį tekstą, jūsų DNR pjaustoma mažomis, nematomomis kulkomis. Žalos prekiautojai yra žinomi kaip kosminiai spinduliai, net jei jie nėra absoliučiai spinduliai, tačiau pavadinimas kilo iš istorinio nesusipratimo. Jie yra dalelės: elektronai ir protonai, dažniausiai, bet kartais sunkesni, pavyzdžiui, helio ar net geležies branduoliai.
Šios kosminės dalelės yra nemalonios, nes a) jos yra greitos, todėl turi daug kinetinės energijos, kad galėtų suktis, ir b) jos būtų įkrautos elektra. Tai reiškia, kad jie gali jonizuoti mūsų prastus DNR nukleotidus, atplėšdami juos ir kartais sukeldami nekontroliuojamas replikacijos klaidas (dar žinomas kaip vėžys). [„Superžvaigždė“ Eta Carinae elgiasi kaip milžiniškas kosminio spindulio pistoletas, bet kodėl?]
Tarsi tai nebūtų pakankamai blogai, kaskart, maždaug kartą per kvadratinį kilometrą per metus, dalelė ateina rėkdama į mūsų viršutinę atmosferą išties didžiuliu greičiu, beldžiasi į nesėkmingą azoto ar deguonies molekulę ir kaskaduojasi į dušo kabiną. mažesnės energijos (bet, žinoma, vis tiek mirtinas) antrinės dalelės.
Yra tik vienas tinkamas atsakymas, susidūrus su daile, turinčia tokį apsimestinį potencialą: „OMG“.
Greitieji kamuoliai
„OMG“ buvo slapyvardis, pateiktas pirmajam to meto, kuris dabar žinomas kaip ypač didelės galios kosminiai spinduliai, pavyzdžiui, 1991 m. Aptiktam Jutos universiteto „Fly's Eye“ kosminių spindulių detektoriaus pavyzdžiu. Tas vienintelis protonas pateko į mūsų atmosferą ir maždaug 99.99999999999999999999951 procento šviesos greičio. Ir ne, visi šie devyni nėra skirti tik dramatiniam efektui, kad skaičius atrodytų įspūdingai - jis tikrai buvo toks greitas. Ši dalelė turėjo tokią pačią kinetinę energiją kaip ir tinkamai išmestas beisbolo kamuolys ... suspaustas į protono dydžio objektą.
Tai reiškia, kad ši dalelė turėjo daugiau nei 10 milijonų kartų daugiau energijos, nei gali pagaminti mūsų galingiausias dalelių susidūrėjas - LHC. Dėl reliatyvistinio laiko išsiplėtimo tokiu greičiu OMG dalelė galėjo nukeliauti iki artimiausios mūsų kaimynės žvaigždės, Kostauros „Proxima“, per 0,43 milisekundės paties dalelės laiko. Tai gali tęstis iki mūsų galaktikos branduolio, kai baigsite skaityti šį sakinį (iš savo perspektyvos).
OMG, iš tikrųjų.
Nuo to laiko, kai dalelės buvo aptiktos, mes ir toliau stebėjome šių ekstremalių įvykių dangų, naudodami specializuotus teleskopus ir detektorius visame pasaulyje. Be abejo, per pastaruosius kelis dešimtmečius mes užfiksavome apie šimtą OMG klasės dalelių.
Šios kelios dešimtys pavyzdžių išaiškina ir gilina savo kilmės paslaptis. Daugiau duomenų visada yra gerai, bet koks gi mūsų visatos pranašumas yra pakankamai galingas, kad protonui būtų suteiktas pakankamai geras įtrūkimas, kad jis galėtų beveik - beveik - iššūkį šviesai lenktynėms?
Knuckleballs
Norint pagreitinti įkrautą dalelę iki nepakenčiamo greičio, jums reikia dviejų pagrindinių ingredientų: daug energijos ir magnetinio lauko. Magnetinis laukas perkelia į dalelę bet kokias energijas, jūsų atveju (tarkime, sprogstamoji supernovos sprogimo kinetinė energija arba besisukantis gravitacinis traukimas, kai medžiaga krinta link juodosios skylės). Natūrali fizika yra be galo sudėtinga ir nelabai suprantama. Kosminių spindulių gimimo vietos yra bauginančiai sudėtingos ir yra nutolusiuose mūsų visatos regionuose, todėl sunku susidaryti išsamų fizinį vaizdą.
Tačiau vis tiek galime padaryti pagrįstų spėlionių, iš kur kyla tokie ekstremalūs pavyzdžiai kaip mūsų draugas OMG dalelė. Pirmasis mūsų spėjimas gali būti supernovos, titaniškos masinių žvaigždžių mirtys. Magnetiniai laukai? Patikrinti. Daug energijos? Patikrinti. Tačiau nepakanka energijos, kad būtų galima atlikti triuką. Jūsų sodo veislės žvaigždžių detonacijai tiesiog nėra tiek žaliavų, kad spjaudytumėte daleles tokiu greičiu, kokį mes svarstome.
Kas toliau? Aktyvūs galaktikos branduoliai yra stiprūs pretendentai. Šie branduoliai yra sukurti, kai materija pasislenka į jos likimą aplink supermasyvią juodąją skylę, esančią galaktikos centre; ta medžiaga susispaudžia ir sušyla, sudarydama sukaupimo diską paskutiniais momentais. Šis sukantis infernas sukuria intensyvius magnetinius laukus iš dinaminio veikimo, sudarydamas stiprų ingredientų mišinį, būtiną tam, kad išstumtoms dalelėms būtų suteikta rimta arklio galia.
Išskyrus (ir jūs žinojote, kad bus „išskyrus“), aktyvūs galaktikos branduoliai yra per toli, kad gamintų kosminius spindulius, pasiekiančius Žemę. Juokingu ypač didelės energijos kosminio spinduliavimo greičiu skriejimas per kosmosą yra panašesnis į bandymą plakti per pūgą. Taip yra todėl, kad tokiu greičiu kosminis mikrobangų fonas - mažai energijos naudojančių fotonų potvynis, likęs nuo pat ankstyvosios visatos - atrodo labai bliuzo link aukštesniųjų energijų. Taigi, aukšto intensyvumo šviesa sklinda ir keičiasi sklindančiu kosminiu spinduliu, sulėtindama ir galiausiai sustabdydama ją.
Taigi, mes neturėtume tikėtis, kad galingiausi kosminiai spinduliai nukeliaus kiek toliau nei per šimtą milijonų šviesmečių - ir dauguma aktyviųjų galaktikos branduolių yra daug, daug toliau nuo mūsų.
Kreivas kamuoliukus
Ilgą laiką pagrindinis OMG kartos įtariamasis buvo Kentauras A - gana netoli esantis aktyvus galaktikos branduolys, esantis 10–16 milijonų šviesmečių atstumu. Galingas, magnetinis ir artimas - tobulas derinys. Nors kai kurie tyrimai užsiminė, kad kosminiai spinduliai gali kilti iš jo bendrosios krypties, niekada nebuvo pakankamai aiškios koreliacijos, kad šią galaktiką būtų galima nuvilti nuo įtariamojo iki nuteisimo. [Gilus žvilgsnis į keistą galaktikos kentaurą A]
Dalis problemų yra ta, kad pats Paukščių Tako magnetinis laukas subtiliai keičia gaunamų kosminių spindulių trajektoriją, paslėpdamas jų pradines kryptis. Taigi, norint rekonstruoti kosminio spindulio šaltinį, jums taip pat reikia mūsų galaktikos magnetinio lauko stiprumo ir krypčių modelių - to, ko tiksliai neturime.
Jei OMG generatorius pats savaime nėra Kentauras A, galbūt tai yra Seyferto galaktikos, tam tikras galaktikos poklasis iš artimesnių, paprastai silpnesnių (bet vis tiek beprotiškai šviesių ir stiprių) aktyvių galaktikos branduolių. Bet vėlgi, net neturint šimto pavyzdžių, sunku tiksliai nustatyti statistinius duomenis.
Galbūt tai yra gama spinduliuotės sprogimai, kurie, kaip manoma, sklinda nuo savotiškos kataklizminės pabaigos iki pačių ekstremaliausių žvaigždžių. Bet mūsų supratimas apie tos situacijos fiziką (ar galite tuo patikėti?) Yra gana menkas.
Galbūt tai kažkas egzotiškesnio, pavyzdžiui, topologiniai defektai nuo ankstyvųjų Didžiojo sprogimo akimirkų ar tam tikros nuostabios sąveikos tamsiosios materijos viduje. Gal mes suklydome fizikoje ir atstumo ribos skaičiavimai nėra tikslūs. Gal, gal, gal…
Šias ypač energetines „OMG“ daleles iš tikrųjų sunku nustatyti, ir nepaisant beveik 30 metų aptikimo istorijos, mes neturime daug tvirtų atsakymų. Kuris yra gerai - gerai, kad visatoje liko bent keletas paslapčių. Astrofizikai taip pat galėjo naudotis tam tikru darbo saugumu.
Sužinokite daugiau klausydamiesi transliacijos „Ask A Spaceman“ transliacijos, kurią galima rasti „iTunes“ ir žiniatinklyje http://www.askaspaceman.com. Ačiū hchrissscottt už klausimus, kurie paskatino šį kūrinį! Užduokite savo klausimą „Twitter“ naudodami #AskASpaceman arba sekdami Paulą @PaulMattSutter ir facebook.com/PaulMattSutter. Stebėkite mus @Spacedotcom, „Facebook“ ir „Google+“. Originalus straipsnis „Space.com“.
