התפרצויות קרני גאמה מכוכבים רחוקים, כפי שמוצג באיורו של אמן זה, הם מקור אפשרי אחד ל"חלקיקי ה- OMG "החזקים ביותר שפגעו מדי פעם בגלאי מדענים בכדור הארץ.
(תמונה: © NASA / SkyWorks Digital)
פול סוטר הוא אסטרופיסיקאי מאוניברסיטת אוהיו ומדען הראשי במרכז המדע COSI. סאטר מארח גם את "שאלו חלל" ו"רדיו החלל ", ומוביל את AstroTours ברחבי העולם. סאטר תרם מאמר זה לקולות המומחים של Space.com: Op-Ed & Insights.
ברגע שאתה קורא את הטקסט הזה, ה- DNA שלך מתחלק מכדורים זעירים ובלתי נראים. סוחרי הנזקים ידועים כקרניים קוסמיות, למרות שהם לחלוטין לא קרניים - אך השם נובע מאי הבנה היסטורית. במקום זאת, הם חלקיקים: אלקטרונים ופרוטונים, בעיקר, אך לעתים דברים כבדים יותר כמו הליום או אפילו גרעיני ברזל.
החלקיקים הקוסמיים הללו הם צרות, מכיוון שא) הם מהירים, ולכן יש להם אנרגיה קינטית רבה לזרוק סביבם וב) הם טעונים חשמלית. משמעות הדבר היא שהם יכולים ליינן את נוקליאוטידים ה- DNA המסכנים שלנו, לקרוע אותם לגזרים ולהוביל מדי פעם לשגיאות שכפול בלתי נשלטות (aka סרטן). ['סופרסטאר' אטה קארינה מתנהגת כמו רובה קוסמטית ריי גינומית, אבל למה?]
כאילו זה לא מספיק גרוע, מדי פעם, בערך פעם בקילומטר רבוע בשנה, מגיע חלקיק צורח לאטמוספירה העליונה שלנו במהירות מפלצתית, דופק מולקולת חנקן או חמצן חסרת אונים ומתגנב במקלחת של חלקיקים משניים בעלי אנרגיה נמוכה יותר (אך עדיין קטלנית).
יש רק תגובה אחת הולמת כשמתמודדים עם חלקיק בעל פוטנציאל מגונה כזה: "OMG".
כדורי מהיר
"OMG" היה הכינוי שניתן לדוגמא הראשונה למה שמכונה כיום קרניים קוסמיות במיוחד בעלות אנרגיה גבוהה, שהתגלה בשנת 1991 על ידי גלאי קרניים קוסמיות של Fly's Eye באוניברסיטת יוטה. הפרוטון היחיד ההוא נטר באווירה שלנו ונעה בערך 99.9999999999999999999995151 אחוז מהירות האור. ולא, כל התשעים האלה לא נועדו רק לאפקט דרמטי בכדי לגרום למספר להראות מרשים - הוא באמת היה כל כך מהיר. לחלקיק הזה הייתה אותה אנרגיה קינטית כמו בייסבול שנזרק בצורה הגונה ... דחוס למטה לאובייקט בגודל של פרוטון.
המשמעות היא שהחלקיק הזה היה אנרגיה פי 10 מיליון יותר ממה שמספק החלקיקים החזק ביותר שלנו, ה- LHC, יכול לייצר. בגלל התרחבות הזמן הרלטיביסטית, באותה מהירות, חלקיק ה- OMG יכול היה לנסוע לכוכב השכן הקרוב ביותר שלנו, פרוקסימה סנטאורי, בתוך 0.43 אלפיות השנייה מזמן החלקיק עצמו. זה יכול להמשיך לליבה הגלקטית שלנו עד שתסיים לקרוא את המשפט הזה (מנקודת המבט שלו).
OMG, אכן.
מאז גילוי החלקיק הזה, המשכנו לצפות בשמי האירועים הקיצוניים הללו באמצעות טלסקופים וגלאים מיוחדים ברחבי העולם. בסך הכל, הקלטנו בערך מאה חלקיקים בכיתת OMG בעשורים האחרונים.
כמה עשרות דוגמאות ספורות מבהירות ומעמיקות את מסתרי מוצאם. נתונים נוספים תמיד טובים, אבל מה לעזאזל ביקום שלנו מספיק חזק בכדי לתת לפרוטון סדק מספיק טוב שהוא יכול כמעט - כמעט - לאתגר את עצמו למירוץ?
כדורי מפרקים
כדי להאיץ חלקיק טעון למהירויות מטורפות, אתה זקוק לשני מרכיבי מפתח: הרבה אנרגיה ושדה מגנטי. השדה המגנטי עושה את העבודה כדי להעביר לחלקיק את כל האנרגיות שבמקרה שלך (נניח, האנרגיה הקינטית הנפוצה של פיצוץ סופרנובה או משיכת הכבידה המסתחררת כשחומר נופל לעבר חור שחור). הפיזיקה המפורטת היא, באופן טבעי, מסובכת להפליא ולא מובנת היטב. מקומות הלידה של קרניים קוסמיות מסובכים להפליא ונמצאים באזורים קיצוניים ביקום שלנו, כך שתקשה להגיע לתמונה פיזית שלמה.
אך אנו עדיין יכולים להניח כמה ניחושים משכילים לאן מגיעים דוגמאות קיצוניות כמו חברנו החלקיק OMG. הניחוש הראשון שלנו יכול להיות סופרנובות, מותם הטיטני של כוכבים מאסיביים. שדה מגנטי? חשבון. הרבה אנרגיה? חשבון. אבל לא מספיק אנרגיה כדי לעשות את העבודה. לפיצוץ הכוכבים במגוון הגן שלך פשוט אין מספיק oomph גולמי לירוק חלקיקים במהירות שאנחנו שוקלים.
מה הלאה? גרעינים גלקטיים פעילים הם מתמודדים חזקים. גרעינים אלה נוצרים כאשר החומר מתערבל לאבדונו סביב חור שחור סופר-מסיבי הנמצא במרכז הגלקסיה; חומר זה דוחס ומחמם ויוצר דיסק ההקרדה ברגעיו האחרונים. התופת המתפתלת מייצרת שדות מגנטיים עזים מפעולות דינמו, ויוצרים את תערובת החומרים העוצמתית הנחוצה להוסיף כמה כוחות סוס רציניים לחלקיקים שנפלטו.
למעט (וידעת שהולך להיות "חוץ"), הגרעינים הגלקטיים הפעילים רחוקים מכדי לייצר קרניים קוסמיות המגיעות לכדור הארץ. במהירויות המגוחכות של קרן קוסמית גבוהה במיוחד באנרגיה, שיט בקוסמוס דומה יותר לנסות לחרוש דרך סופת שלגים. הסיבה לכך היא שבמהירויות הללו הרקע המיקרוגל הקוסמי - מבול הפוטונים בעלי האנרגיה הנמוכה שנותרה מהיקום המוקדם מאוד - מופיע בכחול מאוד לכיוון אנרגיות גבוהות יותר. אז האור הזה בעצימות גבוהה מנצח ומשתווה לקרן הקוסמית הנוסעת, מאט ובסופו של דבר עוצר אותו.
לפיכך, אל לנו לצפות שהקרניים הקוסמיות החזקות ביותר ינועו יותר ממאה מיליון שנות אור בערך - ורוב הגרעינים הגלקטיים הפעילים רחוקים מאיתנו הרבה יותר.
כדורי עיקול
במשך זמן מה, החשוד העיקרי בדור ה- OMG היה Centaurus A, גרעין גלקטי פעיל יחסית בסביבה היושב איפשהו בין 10 מיליון ל -16 מיליון שנות אור משם. עוצמתי, מגנטי וקרוב - המשולבת המושלמת. אך בעוד שסקרים אחדים רמזו כי קרניים קוסמיות עשויות להגיע מכיוונה הכללי, מעולם לא היה מתאם מספיק ברור כדי להעביר את הגלקסיה מהחשוד להרשעה. [מבט מעמיק על קנטאור הגלקסי המוזר]
חלק מהבעיה היא שהשדה המגנטי של שביל החלב משנה בעדינות את מסלול הקרניים הקוסמיות הנכנסות ומסווה את כיוונן המקורי. לכן, כדי לשחזר את מקור הקרן הקוסמית, אתה זקוק גם למודלים לחוזק וכיווני השדה המגנטי של הגלקסיה שלנו - משהו שאין לנו בדיוק ידית מלאה עליו.
אם גנרטור ה- OMG אינו קנטאורוס A בפני עצמו, אז אולי מדובר בגלקסיות Seyfert, תת-סוגיה גלקטית מסוימת של גרעינים גלקטיים פעילים יותר קרובים, בדרך כלל חלשים יותר (אך עדיין בהירים וחזקים בטירוף). אבל שוב, עם אפילו לא מאה דגימות לצייר, קשה לקבוע קביעה סטטיסטית קפדנית.
אולי מדובר בהתפרצויות קרני גאמא, שנחשבות לנבוע מהסוף הקטאצמי המוזר לכמה מהכוכבים הקיצוניים ביותר. אבל ההבנה שלנו של הפיזיקה במצב זה היא (אתה יכול להאמין לזה?) די סקיצי.
אולי זה משהו יותר אקזוטי, כמו פגמים טופולוגיים מהרגעים הראשונים של המפץ הגדול או כמה אינטראקציות פאנקיות בתוך חומר אפל. אולי אנחנו טועים בפיזיקה וחישובי גבול המרחק שלנו אינם מדויקים. אולי, אולי, אולי ...
המקור האמיתי של חלקיקי ה- "OMG" האנרגטיים האולטרה-גבוהה זה קשה לקבוע, ולמרות כמעט 30 שנות היסטוריית איתור, אין לנו הרבה תשובות נחרצות. וזה בסדר - טוב שיישארו לפחות כמה תעלומות ביקום. אסטרופיסיקאים יכולים גם להשתמש באבטחת תעסוקה מסוימת.
למידע נוסף על ידי האזנה לפרק בפודקאסט "שאלו חלל", הזמין ב- iTunes ובאינטרנט בכתובת http://www.askaspaceman.com. תודה ל- hchrissscottt על השאלות שהובילו ליצירה הזו! שאל את השאלה שלך בטוויטר באמצעות #AskASpaceman או על ידי עקוב אחר פול @PaulMattSutter ו- facebook.com/PaulMattSutter. עקוב אחרינו @Spacedotcom, Facebook ו- Google+. מאמר מקורי באתר Space.com.
