De mest kraftfulle kosmiske strålene kommer fra galakser langt, langt borte

De kosmiske strålene med høyest energi for å bombardere jorden kommer tilsynelatende fra galakser langt, langt unna, finner en ny studie.





Kosmiske stråler er laget av atomkjerner av elementer som spenner fra hydrogen til jern, og glir gjennom verdensrommet med hastigheter som nærmer seg lysets. Ved å analysere dem får forskere en måte å undersøke materie fra utenfor solsystemet, og potensielt utenfor galaksen.

Solen avgir relativt kosmiske stråler med lav energi. Imidlertid har forskere også oppdaget i mer enn 50 år kosmiske stråler med ultrahøy energi , de langt utover evnen til noen partikkelakselerator på jorden til å generere. [ 100-årig kosmisk strålmysterium løst med supernovaer (bilder) ]

Forskere brukte Pierre Auger-observatoriet i Argentina for å spore partiklene som genereres av høyenergiske kosmiske stråler som rammer jorden



Forskere brukte Pierre Auger-observatoriet i Argentina for å spore partiklene generert av høyenergiske kosmiske stråler som traff jordens atmosfære, og beregnet de kraftige strålenes opprinnelse.(Bildekreditt: A. Chantelauze / S. Staffi / L. Bret)

'Jorden ser et konstant regn av disse partiklene, men vi hadde ingen anelse om hvor de kommer fra,' sier medforfatter Karl-Heinz Kampert, en partikkelastrofysiker ved University of Wuppertal i Tyskland og talsmann for Pierre Auger Collaboration, til Space. .com.

'Partiklene vi oppdager er så energiske at de må komme fra astrofysiske fenomener som er ekstremt voldelige,' studerer medforfatter Gregory Snow ved University of Nebraska-Lincoln, som fungerer som utdannings- og oppsøkende koordinator for Pierre Auger Observatory-prosjektet, sa i en uttalelse . 'Noen galakser har en eksplosiv, massiv sorte hull i sentrene og det er teorier om at disse veldig voldelige sentrene akselererer partikler av veldig høy energi som til slutt når jorden. '



'Ved å forstå opprinnelsen til disse partiklene håper vi å forstå mer om universets opprinnelse, Big Bang, hvordan galakser og sorte hull dannet seg og slike ting,' sa Snow i uttalelsen. 'Dette er noen av de viktigste spørsmålene innen astrofysikk.'

Dette diagrammet over en kosmisk stråledetektor viser hvordan Cherenkov-lys fra luftdusjpartikler i vann oppdages av tre fotomultiplerrør.

Dette diagrammet over en kosmisk stråledetektor viser hvordan Cherenkov-lys fra luftdusjpartikler i vann oppdages av tre fotomultiplerrør.(Bildekreditt: Pierre Auger Observatory)



En måte å oppdage opprinnelsen til kosmiske stråler med ultrahøy energi er å studere deres reiseruter. Imidlertid rammer kosmiske stråler med ultrahøy energi bare sjelden jordens atmosfære, og en treffer et gitt område omtrent på størrelse med en fotballbane omtrent en gang per århundre, sa forskerne.

For å oppdage kosmiske stråler med ultrahøy energi, ser forskere etter sprayen av elektroner, fotoner og andre partikler som oppstår når kosmiske stråler med ekstremt høy energi treffer toppen av jordens atmosfære. Hver av disse dusjene inneholder mer enn 10 milliarder partikler, som flyr nedover i en plate formet som en gigantisk tallerken mil bred, ifølge uttalelsen.

Forskere undersøkte sprayene fra kosmiske stråler med ultrahøy energi det største kosmiske stråleobservatoriet ennå : Pierre Auger -observatoriet bygget i de vestlige slettene i Argentina i 2001. Det består av en rekke 1600 partikkeldetektorer utplassert i et sekskantet rutenett over 1160 kvadratkilometer, et område som kan sammenlignes i størrelse med Rhode Island. Et tilkoblet sett med teleskoper brukes også til å se det svake fluorescerende lyset som partiklene i sprayene avgir om natten.

Forskerne analyserte data samlet inn mellom 2004 og 2016. I løpet av disse 12 årene oppdaget forskerne mer enn 30 000 kosmiske stråler med ultrahøy energi.

Melkeveien Galaxy er organisert i spiralarmer av gigantiske stjerner som belyser interstellar gass og støv. Solen er i en finger kalt Orion Spur.

Hvis kosmiske stråler med ultrahøy energi kom fra Melkeveien, kan man kanskje forvente at de kommer fra hele himmelen, eller kanskje mest fra retningen til det supermassive sorte hullet i galaksens sentrum. Forskerne så imidlertid at kosmiske stråler med ultrahøy energi stort sett kom fra et bredt himmelområde omtrent 90 grader unna retningen til Melkeveiens kjerne.

'Dette er den første klare observasjonen av at kosmiske stråler med høy energi kommer fra utenfor galaksen vår,' sa Kampert.

Denne retningen hvor de fleste kosmiske strålene med ultrahøy energi kom fra er et sted 'med økt tetthet av nærliggende galakser,' la Kampert til. 'Disse galakser, eller en delmengde av disse galakser, inneholder kildene til disse kosmiske strålene.'

Fremtidig forskning for å finne de eksakte kildene til disse kosmiske strålene vil fokusere på de med den aller høyeste energien. Disse er mest sannsynlig å ha blitt avbøyd minst av mellomliggende magnetfelt, og derfor bør deres ankomstretninger peke nærmere fødestedene deres, sa Kampert.

Forskerne detaljerte sine funn i 22. september -utgaven av tidsskriftet Science.

Følg Charles Q. Choi på Twitter @cqchoi . Følg oss @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikkel om guesswhozoo.com .