Uderza w Ziemię regularnie. To zjawisko może być sprzeczne z fizyką

Naukowcy są przekonani, że jedno z najpotężniejszych promieni kosmicznych uderzyło w Ziemię przed dwoma laty. To zagadkowe zjawisko jesteśmy w stanie zarejestrować, ale obserwacje niczego nie zmieniają. Energetyczna cząstka przybyła do nas z pustki, a fizykę może mieć za nic.

Promieni kosmicznych nie czujemy, ale towarzyszą nam nieustannie. Są to cząsteczki helu, które przenikają przez każdy milimetr kwadratowy wszechświata. W swojej wędrówce nie oszczędzają nawet naszych ciał, ale stwierdzenie ich obecności wymaga użycia detektora.

Zdarza się jednak, że ich strumień dociera do Ziemi z niezwykłą prędkością. Zwykłe promienie kosmiczne stają się wtedy promieniem kosmicznym o ultra wysokiej energii (UHE). Ten status wiązka promieniowania osiąga jeśli jej cząsteczki mają co najmniej jeden eksa-elektronowolt (EeV). Są około miliona razy szybsze niż rekordziści w zbudowanych przez człowieka akceleratorach cząstek.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Tymczasem 21 maja 2021 roku w Ziemię uderzył promień kosmiczny o energii aż 244 EeV. Bardziej energetycznej wiązki nie zarejestrowano od trzydziestu lat. Silniejszym był tylko promień kosmiczny OMG (Oh My Good), który uderzył w Ziemię w 1991 roku z siłą 320 EeV.

Po trzech dekadach o przestrzeni kosmicznej wiemy jednak więcej i zmieniły się też standardy jej obserwacji. Naukowcy z Osaka Metropolitan University postanowili przyjrzeć się wynikom jego detekcji i ustalić dlaczego był tak silny, jak powstał oraz skąd przybył. Nazwali tajemniczą cząstkę promieniowania "Amaterasu" i sięgnęli po dane uzyskane przez czujniki Telescope Array.

Są to stacje obejmujące swoim zasięgiem 700 km kwadratowych pustynnego obszaru amerykańskiego stanu Utah. Mogą one wykryć promieniowanie kosmiczne o bardzo niskiej energii, ale w kwestii promieni kosmicznych UHE nie są szczególnie pomocne.

Promienie kosmiczne mogą w swojej podróży zostać odchylone na przykład przez pole magnetyczne gwiazdy lub innego, szczególnie masywnego obiektu. Promienie UHE są jednak są jednak tak szybkie, że łatwiej im zignorować taką przeszkodę.

Kierunek przybycia promienia Amaterasu wskazuje zaś na pustkę w wieloskalowej strukturze wszechświata. Chodzi o region w którym nie ma śladów, które sugerowałyby obecność galaktyk, mgławic czy innych obiektów kosmicznych.

Kompletnym fiaskiem zakończyła się też próba ustalenia źródła promienia kosmicznego. Mogą one powstawać w wyniku eksplozji supernowych, wytwarzają je także pulsary oraz łączące się czarne dziury. W przypadku Amatersau nie można jednak wykluczyć, że powstał na skutek nieznanego zjawiska astronomicznego lub wymyka się prawom fizyki.

Według Toshihiro Fujii, głównego autora badań, nie można wykluczyć, że promienie kosmiczne wywołuje nieznane zjawisko astronomiczne. Co więcej, należy uznać za prawdopodobne, że wskazanie go będzie wymagało porzucenia Modelu Standardowego w fizyce cząstek.

Promienie kosmiczne UHE pozostają więc zagadką współczesnej nauki. Żeby powiedzieć o nich więcej, naukowcy potrzebują obserwatoriów nowej generacji, ale być może także innej fizyki. Astrofizycy sugerują, że rozpatrywanie ich jako strumienia cząsteczek helu może być nieadekwatne.