معمای یک ذرۀ کیهانی نیرومند که از «ناکجا» به سمت زمین آمده است!

فرادید| این ذره که با الهام از الهۀ خورشید در اساطیر ژاپنی به نام «آماتراسو» نامگذاری شده است، یکی از پر‌انرژی‌ترین پرتوهای کیهانی است که تاکنون کشف شده است.

به گزارش فرادید؛ تصور می‌شود که تنها قوی‎ترین رویدادهای کیهانی، در مقیاسی بسیار فراتر از انفجار یک ستاره، قادر به تولید چنین ذرات پرانرژی‌ای باشند. اما به نظر می‌رسد آماتراسو از جایی که آن را «منطقۀ خلاء» می‌نامند آمده باشد؛ یک ناحیه کاملا خالی از فضا در مرز کهکشان راه شیری.

پروفسور جان متیوز، از دانشگاه یوتا و یکی از نویسندگان این تحقیق در مجله Science که این کشف را توصیف می‌کند، می‎گوید: «شما مسیر حرکت آن را تا منبعش دنبال می‌کنید و می‌بینید که هیچ انرژی بالایی برای تولید آن وجود ندارد. این یک راز است؛ چه اتفاقی دارد می‌افتد؟».

تصویری خیالی و هنرمندانه از برخورد ذرۀ آماتراسو با زمین

انرژی ذره آماتراسو بیش از 240 اگزا-الکترون ولت است که میلیون‌ها برابر بیشتر از ذرات تولید شده در برخورد دهنده بزرگ هادرون (قوی‌ترین شتاب دهندۀ جهان) است؛ این انرژی معادل انرژی یک توپ گلف است که با سرعت 95 مایل در ساعت حرکت کند. این دومین ذرۀ پرانرژی پس از ذرۀ موسوم به «آه خدای من!» است که با نیروی 320 اگزا-الکترون در سال 1991 شناسایی شد.

متیوز می‌گوید: «چیزهایی که مردم آن‌ها را پرانرژی می‌دانند، مانند ابرنواخترها، هرگز برای تولید این ذرات به اندازه کافی پرانرژی نیستند. شما به مقادیر زیادی انرژی و میدان‌های مغناطیسی بسیار بالا نیاز دارید تا ذره را در حالی که شتاب می گیرد، محصور کنید».

توشیهیرو فوجی، دانشیار دانشگاه متروپولیتن اوزاکا در ژاپن، می‌گوید: «وقتی برای اولین بار این پرتو کیهانی فوق‌العاده پرانرژی را کشف کردم، فکر کردم که احتمالاً اشتباهی رخ داده است، زیرا سطح انرژی فو‌ق‌العاده‌ای را نشان می‌داد که در سه دهۀ گذشته بی‌سابقه بود».

یک نامزد بالقوه برای تولید این سطح از انرژی، یک سیاهچاله فوق العاده عظیم در قلب یک کهکشان دیگر خواهد بود. در مجاورت این سیاهچاله‌های وسیع، ماده به ساختارهای زیر اتمی خود باز‌می‌گردد و پروتون‌ها، الکترون‌ها و هسته‌ها تقریباً با سرعت نور در سراسر جهان پرتاب می‌شوند.

رصدخانه مستقر در یوتا قادر به کشف ذراتی مثل آماتراسو است

پرتوهای کیهانی که پژواک چنین رویدادهای آسمانی خشنی هستند، تقریباً دائماً به زمین می‌بارند و می‌توانند با ابزارهایی مانند رصدخانه مستقر در یوتا که ذره آماتراسو را پیدا کرد، شناسایی شوند.

زیر یک آستانه انرژی مشخص، مسیر پرواز این ذرات شبیه به یک توپ در دستگاه پین بال است که در برابر میدان‌های الکترومغناطیسی کیهان حالت زیگزاگی پیدا می‌کنند. اما تصور می‌شود ذراتی با انرژی بالا در سطح «آه خدای من!» یا «آماتراسو» توسط میدان‌های مغناطیسی کهکشانی و خارج از کهکشانی منحرف نشده باشند، به این معنی که می‌توان منشاء آنها را ردیابی کرد.

ردیابی مسیر این ذره به سمت عقب به یک فضای خالی می‌رسد. به طور مشابه، ذرۀ «آه خدای من» نیز هیچ منبع قابل تشخیصی نداشت. دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که این می‌تواند نشان‌دهنده انحراف مغناطیسی بسیار بزرگ‌تر از آنچه قبلا شناخته شده بود، یا یک منبع ناشناس در «منطقۀ خلاء» و یا درک ناقصی از فیزیک ذرات با انرژی بالا باشد.

پروفسور جان بلز از دانشگاه یوتا و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: «به نظر می‌رسد این رویدادها از مکان‎های کاملاً متفاوتی در آسمان می‌‎آیند. اینطور نیست که صرفا یک منبع مرموز وجود داشته باشد. این می‌تواند حاصل نقص در ساختار فضا-زمان و برخورد رشته‌های کیهانی باشد. من فقط دارم ایده‌های دیوانه‌واری را مطرح می‌کنم که مردم به ذهنشان خطور می‌کند، زیرا توضیح متعارفی وجود ندارد.»