Bu sanatçının çiziminde gösterildiği gibi, uzak yıldızlardan gelen gama ışını patlamaları, yeryüzünde bilim adamlarının dedektörlerine vuran ultra güçlü "OMG parçacıklarının" olası bir kaynağıdır.
(Resim: © NASA / SkyWorks Digital)
Paul Sutter, Ohio Eyalet Üniversitesi'nde astrofizikçi ve COSI bilim merkezinde baş bilim insanıdır. Sutter ayrıca "Spaceman'a Sor" ve "Uzay Radyosu" na ev sahipliği yapıyor ve dünya çapında AstroTours'u yönetiyor. Sutter bu makaleye Space.com'un Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights'a katkıda bulunmuştur.
Şu anda, bu metni okurken, DNA'nız küçük, görünmez mermilerle dilimleniyor. Hasar satıcıları, kesinlikle ışın olmamasına rağmen kozmik ışınlar olarak bilinir - ancak adı tarihsel bir yanlış anlamadan kaynaklanır. Bunun yerine, bunlar parçacıklardır: çoğunlukla elektronlar ve protonlar, ancak bazen helyum veya hatta demir çekirdekler gibi daha ağır şeyler.
Bu kozmik parçacıklar sorun yaratır, çünkü a) hızlıdırlar ve bu nedenle etrafa fırlamak için çok fazla kinetik enerjiye sahiptirler ve b) elektriksel olarak yüklenirler. Bu, zayıf DNA nükleotitlerimizi iyonize edebilecekleri, onları parçalayabilecekleri ve kontrol edilemeyen replikasyon hatalarına (yani kanser) yol açabilecekleri anlamına gelir. ['Superstar' Eta Carinae Ginormous Kozmik Işın Silahı Gibi Davranıyor, Ama Neden?]
Sanki bu yeterince kötü değilmiş gibi, arada bir, yılda bir kilometre kare başına bir kez, bir parçacık üst atmosferimize gerçekten korkunç bir hızda çığlık atıyor, şanssız bir azot veya oksijen molekülüne çarpıyor ve duşa giriyor düşük enerjili (ancak yine de ölümcül) ikincil parçacıklar.
Bu mantıksız potansiyelin bir parçacığı ile karşı karşıya kaldığında tek bir uygun yanıt vardır: "OMG".
Fastballs
"OMG", 1991 yılında Utah Üniversitesi Fly's Eye kozmik ışın dedektörü tarafından algılanan ultra yüksek enerjili kozmik ışınlar olarak bilinen ilk örneğe verilen takma addı. Bu tek proton atmosfere çarptı, kabaca yüzde 99.99999999999999999999951. Ve hayır, tüm bu dokuzlar sadece sayının etkileyici görünmesini sağlamak için dramatik bir etki için değil - gerçekten bu kadar hızlıydı. Bu parçacık, düzgün bir şekilde atılan bir beyzbol topu ile aynı miktarda kinetik enerjiye sahipti… bir proton büyüklüğünde bir nesneye sıkıştırılmıştı.
Bu, bu parçacığın en güçlü parçacık çarpıştırıcımız LHC'nin üretebileceğinden 10 milyon kat daha fazla enerjiye sahip olduğu anlamına geliyor. Relativistik zaman genişlemesi nedeniyle, OMG parçacığı, parçacığın kendi zamanının 0.43 milisaniyesinde en yakın komşu yıldızımız Proxima Centauri'ye gidebilir. Bu cümleyi okumayı bitirdiğinizde (kendi bakış açısından) galaktik çekirdeğimize devam edebilir.
OMG, gerçekten.
Parçacığın tespitinden bu yana, dünyadaki özel teleskoplar ve dedektörleri kullanarak bu aşırı olaylar için gökyüzünü izlemeye devam ettik. Bunların hepsi, son birkaç on yıl içinde yaklaşık yüz OMG sınıfı parçacık kaydettik.
Bu birkaç düzine örnek, kökenlerinin gizemlerini hem aydınlatıyor hem de derinleştiriyor. Daha fazla veri her zaman iyidir, ama evrenimizdeki halt, bir protona neredeyse bir yarışa neredeyse kendisini zorlayabilecek kadar iyi bir çatlak verecek kadar güçlüdür?
Knuckleballs
Yüklü bir parçacığı deli hızlara hızlandırmak için iki temel bileşene ihtiyacınız vardır: çok fazla enerji ve manyetik alan. Manyetik alan, olayınızdaki enerjiler ne olursa olsun parçacığa aktarma işini yapar (örneğin, bir süpernova patlamasının patlayıcı kinetik enerjisi veya madde bir kara deliğe düştüğünde dönen yerçekimi çekme). Ayrıntılı fizik, doğal olarak, inanılmaz derecede karmaşıktır ve çok iyi anlaşılmamıştır. Kozmik ışınların doğum yerleri korkunç bir şekilde karmaşıktır ve evrenimizin aşırı bölgelerinde bulunur, bu nedenle tam bir fiziksel resmin ortaya çıkması zor olacaktır.
Ama yine de arkadaşımız OMG parçacığı gibi uç örneklerin nereden geldiğine dair bazı eğitimli tahminler yapabiliriz. İlk tahminimiz süpernovalar, devasa yıldızların titanik ölümleri olabilir. Manyetik alanlar? Kontrol. Çok fazla enerji? Kontrol. Ama hile yapmak için yeterli enerji yok. Bahçe çeşidindeki yıldız patlaması, düşündüğümüz hızlarda parçacıkları tükürmek için yeterli ham oomfere sahip değil.
Sıradaki ne? Aktif galaktik çekirdekler güçlü rakiplerdir. Bu çekirdekler, bir galaksinin merkezinde yer alan süper kütleli bir karadelik etrafındaki kıyametine kıvrılarak yaratılır; bu malzeme sıkışır ve ısınır ve son anlarında bir birikme diski oluşturur. Bu bükümlü inferno, dinamo hareketlerinden yoğun manyetik alanlar oluşturur ve çıkarılan parçacıklara ciddi bir beygir gücü eklemek için gerekli olan güçlü bileşen karışımını oluşturur.
Dışında (ve bir "hariç" olacağını biliyordunuz), aktif galaktik çekirdekler Dünya'ya ulaşan kozmik ışınları üretmek için çok uzaktalar. Ultra yüksek enerjili bir kozmik ışının gülünç hızlarında, kozmostan geçmek daha çok bir kar fırtınasıyla sürmeye çalışmak gibidir. Çünkü bu hızlarda kozmik mikrodalga arka planı - çok erken evrenden kalan düşük enerjili fotonların seli - daha yüksek enerjilere karşı oldukça mavileşmiş görünüyor. Böylece, bu yüksek yoğunluklu ışık, seyahat eden kozmik ışında şapır ve sallar, yavaşlatır ve sonunda durdurur.
Bu nedenle, en güçlü kozmik ışınların yüz milyon ışık yılı kadar uzağa gitmesini beklememeliyiz - ve aktif galaktik çekirdeklerin çoğu bizden çok, çok daha uzaktır.
Curveballs
Bir süre için, OMG nesli için başlıca şüpheli, 10 milyon ila 16 milyon ışık yılı uzakta bir yerde bulunan nispeten yakın bir aktif galaktik çekirdek olan Centaurus A idi. Güçlü, manyetik ve yakın - mükemmel kombinasyon. Ancak bazı araştırmalar kozmik ışınların genel yönünden gelebileceğini ima etse de, bu galaksiyi şüpheliden hükümlü haline getirmek için hiçbir zaman yeterince açık bir korelasyon olmamıştır. [Garip Gökada Erboğa A'ya Derin Bir Bakış]
Sorunun bir kısmı, Samanyolu'nun kendi manyetik alanının, gelen kozmik ışınların yörüngesini orijinal yönlerini gizleyerek ince bir şekilde değiştirmesidir. Yani, kozmik bir ışığın kaynağını yeniden inşa etmek için, galaksimizin manyetik alanının gücü ve yönleri için de modellere ihtiyacınız var - tam olarak ele almadığımız bir şey.
OMG jeneratörü kendi başına Erboğa A değilse, belki de genellikle daha yakın, genellikle daha zayıf (ama yine de delice parlak ve güçlü) aktif galaktik çekirdeklerin belirli bir galaktik alt sınıfı olan Seyfert galaksileri. Fakat yine de, yüzlerce örnek bile çizilmediğinde, titiz bir istatistiksel belirleme yapmak zor.
Belki de garip felaket sonundan en uç yıldızlardan bazılarına yayıldığı düşünülen gama ışını patlamaları. Ama bu durumun fiziği hakkındaki anlayışımız (buna inanabiliyor musunuz?) Biraz kabataslak.
Belki de Big Bang'in en eski anlarından topolojik kusurlar veya karanlık madde içindeki bazı korkak etkileşimler gibi daha egzotik bir şey. Belki fiziği yanlış yapıyoruz ve mesafe sınırı hesaplamaları doğru değil. Belki, belki, belki…
Bu ultra yüksek enerjili "OMG" parçacıklarının gerçek kökenleri tespit etmek zordur ve neredeyse 30 yıllık tespit geçmişine rağmen, çok fazla kesin cevabımız yoktur. Bu iyi - evrende en azından bazı gizemlerin kalması iyidir. Astrofizikçiler de iş güvenliği kullanabilirler.
Http://www.askaspaceman.com adresinden iTunes'da ve web'de bulunan "Ask A Spaceman" podcast'indeki bölümü dinleyerek daha fazla bilgi edinin. Bu parçaya yol açan sorular için hchrissscottt'a teşekkürler! #AskASpaceman kullanarak veya Paul @PaulMattSutter ve facebook.com/PaulMattSutter'i takip ederek Twitter'da kendi sorunuzu sorun. Bizi @ Spacedotcom, Facebook ve Google + 'dan takip edin. Space.com'daki orijinal makale.
