Kada snažne kozmičke zrake pogode molekule plina u Zemljinoj atmosferi, one stvaraju kaskadu energetskih čestica koje se detektiraju na tlu. Prateći te čestice do njihovog izvora, istraživači mogu procijeniti koliko je moćna bila izvorna kozmička zraka.
Znanstvenici su otkrili najenergičnije kozmičke zrake ikada otkrivene, a proizvode ih misteriozni izvori relativno blizu Zemlje.
Zrake - koje se sastoje od elektrona i njihovih pandana antimaterije, pozitrona - opažene su na energijama sve do 40 teraelektronvolta (TeV), ili 40 000 puta više od energije vidljive svjetlosti.
Uočene od strane opservatorija High Energy Stereoscopic System (HESS) u Namibiji, zrake gube energiju dok putuju svemirom zbog njihove interakcije sa svjetlom i magnetskim poljima. To znači da, da bi se zrake te energije detektirale, njihovi izvori moraju biti relativno blizu. Ipak, što ih točno proizvodi ostaje nepoznato. Istraživači su svoja otkrića objavili 25. studenog u časopisu Physical Review Letters.
"Ovo je važan rezultat jer možemo zaključiti da izmjereni CRe [elektroni kozmičkih zraka] najvjerojatnije potječu iz vrlo malo izvora u blizini našeg Sunčevog sustava, do najviše 1.000 svjetlosnih godina daleko, vrlo mala udaljenost u usporedbi s veličinom naše galaksije", rekla je u izjavi dopisna autorica Kathrin Egberts, voditeljica eksperimentalne fizike astročestica na Sveučilištu u Potsdamu u Njemačkoj. (Za usporedbu, Mliječni put ima oko 100 000 svjetlosnih godina u promjeru.)
Kozmičke zrake su čestice visoke energije koje proizvodi sunce; zvjezdane eksplozije zvane supernove; neutronske zvijezde koje se brzo okreću zvane pulsari; i drugi, nepoznati izvori. Kada zrake udare u gornju Zemljinu atmosferu, razbiju se u kiše čestica koje se mogu detektirati na Zemljinoj površini. Ali rekonstrukcija zraka koje su proizvele ove kiše čestica je mukotrpan i neizvjestan zadatak.
© MPIK/H.E.S.S. CollaborationUmjetnička ilustracija kozmičke zrake koja ulazi u atmosferu iznad HESS-a
Više od desetljeća, teleskopi su skenirali gornji sloj atmosfere u potrazi za slabim znakovima Čerenkovljevog zračenja koji su ostali nakon brzog kretanja zraka. Baš kao što avion koji leti brže od brzine zvuka stvara zvučni udar, čestica koja se kreće kroz medij koji usporava svjetlost brže od svjetlosti stvara slabašan plavi sjaj oko sebe.
Tražeći ovaj sjaj i koristeći sofisticirane algoritme za filtriranje buke, znanstvenici su stvorili energetski spektar za zrake koje pogađaju Zemlju u detaljima bez presedana.
Količine tih zraka drastično su se smanjile na višim energetskim skalama — što znači da će manjim svemirskim detektorima biti teško pronaći ih u dovoljnom broju. Ipak, prisutnost posebno energetskih čestica dala je znanstvenicima jasnu naznaku da su barem neki izvori zraka blizu našeg planeta.
"Vrlo niski fluksevi pri većim TeV-ima ograničavaju mogućnosti svemirskih misija da se natječu s ovim mjerenjem", rekao je u izjavi dopisni autor Mathieu de Naurois, istraživač u Francuskom nacionalnom centru za znanstvena istraživanja u Parizu. "Stoga naše mjerenje ne pruža samo podatke u ključnom i prethodno neistraženom energetskom rasponu, utječući na naše razumijevanje lokalnog susjedstva, već će također vjerojatno ostati mjerilo za naredne godine."
Komentar: Iako je mainstream znanost uspostavila samo slabu vezu, kozmičke zrake imaju dubok učinak na Zemljinu klimu.