Vědci učinili průlom v pochopení původu jedné z nejmocnějších částic, jaké byly kdy zaznamenány: částice Amaterasu. Tato částice kosmického záření, pojmenovaná po japonské bohyni slunce, obsahuje ohromujících 40 milionkrát více energie než částice produkované v největším urychlovači světa, Velkém hadronovém urychlovači (LHC). Tento objev vrhá světlo na extrémní jevy, které urychlují hmotu na nepředstavitelnou rychlost a mohly by pomoci určit nejnásilnější oblasti vesmíru.
Puzzle s ultravysokou energií z kosmického záření
Kosmické záření jsou vysokoenergetické nabité částice, které neustále bombardují Zemi z vesmíru. Částice Amaterasu, objevená v roce 2021, je druhou nejenergičtější částicí, jaká kdy byla zaznamenána – po legendárním Oh My God! částice, objevená v roce 1991. Takové extrémní energetické hladiny jsou extrémně vzácné, což vede vědce ke studiu jejich zdrojů: hlavně pozůstatků po explozích supernov a chaotického prostředí kolem supermasivních černých děr v centrech galaxií.
Hádanka byla ještě horší, když se “Amaterasu” zjevně vynořil z “Místní prázdnoty” – rozsáhlé, téměř prázdné oblasti vesmíru. Tato prázdnota postrádá husté, turbulentní podmínky typicky spojené s urychlováním částic na vysoké energie, takže její původ je ještě záhadnější.
Nové analytické body za prázdnotou
Výzkumníci Francesca Capel a Nadine Bourrichet z Ústavu fyziky. Max Planck tuto domněnku zpochybnil. Pomocí nového přístupu založeného na datech našli důkaz, že Amaterasu pravděpodobně nepochází z Místní prázdnoty, ale z blízké hvězdné galaxie. Zejména jejich analýza naznačuje vysokou pravděpodobnost, že částice byla vypuštěna z M82, relativně blízké a aktivně se tvořící galaxie.
Metoda týmu kombinovala realistické fyzikální modelování s pozorovacími daty pomocí statistické metody zvané aproximace Bayes ve třech rozměrech. Tato technika porovnávala předpovězené trajektorie vysokoenergetického kosmického záření, s přihlédnutím k vlivu magnetických polí, se skutečnými pozorováními, aby se určila nejpravděpodobnější místa původu.
Důsledky pro pochopení extrémních kosmických událostí
Důsledky přesahují vyřešení záhady Amaterasu. Identifikací potenciálních továren na kosmické záření mohou vědci lépe pochopit, jak vesmír urychluje hmotu na tak extrémní energie. Tyto znalosti mohou také poskytnout vhled do chování hmoty za podmínek daleko přesahujících vše, čeho lze dosáhnout v laboratořích.
“Studium ultravysokoenergetického kosmického záření nám pomáhá lépe pochopit, jak vesmír může urychlit hmotu na takové energie, a také identifikuje prostředí, ve kterých můžeme studovat chování hmoty za tak extrémních podmínek,” řekl Capel.
Výzkumný tým se nyní zaměřuje na vylepšení svých technik statistické analýzy, aby co nejlépe využil existující data, s cílem ještě hlouběji porozumět silám, které utvářejí nejenergetickejší částice vesmíru. Tato práce pomůže odhalit tajemství nejbrutálnějších vesmírných prostředí.
