Nejenergetičtější záření vesmíru vzniká v ničivých galaxiích

TLDR: Vysokoenergetické kosmické záření, které již roky studuje observatoř Pierra Augera v Argentině i díky vědátorům a zrcadlům z ČR, ukázalo na možné zdroje tohoto záření z dalekého vesmíru. Má jít nejen o aktivní jádra vzdálených galaxií. Oznámení tu.

Mžouráme na vesmír

Detektory vysokoenergetického kosmického záření v Argentině přinesly přesvědčivé důkazy o tom, že část podobně drsného záření vzniká v Aktivních jádrech galaxií a uvnitř takzvaných Starburst galaxií. Říká nám to víc o tom, odkud tohle záření pochází – ale také víc o tom, že vesmír není pro život moc příjemné místo. Ale pojďme postupně.

I pokud máte perfektní zrak, metaforicky lze říct, že z vesmíru vidíte docela prd. Když v noci (mimo město) mrknete nahoru na nebe, vlastníma očima uvidíte Měsíc, hvězdy a pár planet svítících ve viditelné části spektra. To je však jen maličký pšouk v jinak širokém energetickém spektru záření, kterým je vesmír zcela přeplněn a kus z toho dopadá i na naši planetu. Pravda, velkou část spektra odstíní atmosféra. #Díkybohu, protože jinak bychom byli radioaktivní… a mrtví. Ale v atmosféře existuje pár okýnek v rádiové části spektra a právě ve viditelném světle. #tojealenáhoda #paníevoluce #aleanténkynemáme

Jak už ukázaly desítky let pozorování na vyšších energiích, vesmír je naplněný i zářením vyšších energií elektromagnetického spektra (tedy fotonů) od UVéčka, přes rentgen po né-úplně-zdravé gama záření. Naše Slunce mimo (očividně) viditelné části spektra nás dokáže ostřelovat ještě UVčkem, ale na víc už jeho termonukleární reaktor nemá.

Ale elektromagnetické záření, neboli neutrální fotony, nejsou to jediné, co na nás Slunce prdí. Proud nabitých částic ze Sluníčka tvoří známý „sluneční vítr“ který na severu a jihu naší matičky Země vyvolává krásné polární záře – ale taky nám může rozmrcat elektroniku a rozzářit oblouky elektrickou rozvodnou síť v budoucí Carringtonově události.

Lidé se občas děsí tím, co nám obří energie Slunce můžou způsobit. Přes tu všechnu rotyku, co Slunce může na naší planetě udělat a energii částic, co je schopné vyrobit, je to ale jen nevinný pšouk v kontextu všeho kosmického záření, co na nás dopadá z kosmu. A právě perfektním příkladem daleko horších končin jsou nová data z Argentiny.

Dopředu prozradím: dílčí hvězdou dnešní studie budou tzv. Hvězdotvorné galaxie. Zdroj:  ESO/M. Kornmesser

Nebeč pro mne, Argentíno

Vesmír je totiž prodchnut vysokoenergetickým kosmickým zářením, které má oproti Slunečnímu záření sílu asi jako armáda dieselových lokomotiv proti komárovi. Pomůžeme-li si matematikou, tak Slunce dokáže vytlačit energie až 10^9 elektronvoltů, ale z vesmíru už jsme zachytili i kosmické záření na energii 10^21 elektronvoltů. Prostě o dvanáct nul vyšší šlupka!

No sakra, ale kde se takové hustokrutopřísné energie ve vesmíru produkují? Nebudete věřit, ale na to nemají koule nejen vybuchující hvězdy ani hvězdné černé díry. Ba dokonce ať vědátoři počítají, jak počítají, furt tak megasilné objekty ve vesmíru nevypočítali

The World´s Largest Astrophysics Array 20th Anniversary – Výzkumné  infrastruktury
Takhle na nás prší jedna částice, která ale vyvolá kaskádu jiných částic, které detekujeme – a tak jsme nakonec schopni určit i směr původní částice. Zdroj: The Pierre Auger Collaboration

Chybí jim k tom totiž také velká porce dat. Když vezmu celé spektrum kosmického záření, co na nás dopadá z kosmu, tak tok částic o nejvyšších energiích je strašně malý – naštěstí pro naše zdraví, naneštěstí pro publikace astrofyziků. Na těch úplně nejvíc největších energiích je jich tak málo, že abychom čapli alespoň jednu takovou částici za rok, potřebujeme detektor velký jako kus Moravy.

No a kdo čte Vědátora, již ví, že takový je právě v Argentině, jmenuje se Observatorio Pierre Auger, mají v něm roupy i čeští vědátoři z FZÚ AV ČR, Karlovky i Olomouce… A já sem tam taky chvilku makal a už tři roky z toho stříhám video. #njn

Pierreaugerovská observatoř je v chodu už nějaký ten pátek a učinila i jiné objevy, ale nyní chytila do svých sítí skutečného když ne sólo, tak přinejmenším kapra!

Jenom aby to nevypadalo tak, že observatoř o velikosti kusu Moravy je nějaká megastavba. Většina Pierra Augera se sestává z mnoha podobných „studen“, fskutečnosti pozemních Čerenkovských detektorů. To je celé. Zdroj: The Pierre Auger Collaboration

Kotník a koleno

Už jsme si řekli, že částic na nejvyšších energiích je asi tolik, jako mongolských medailí na olympiádě. Takže i observatoř Pierre Augera postavila své teleskopy pokrývající plochu 3000 km^2, vyladila své hybridní detektory a čekala a čekala. A je to právě detekční plocha krát čas, co téměř po 15 letech umožnilo proměřit spektrum kosmického záření na úplně nejvyšších energiích s dostatečnou statistikou tak – aby to bylo hezký a vědátoři nad tím mohli dumat u kafe…

A konečně – co je ta vědecká bomba, která byla zveřejněna i ve dvou nedávných publikacích (tu a tu)? Ve vědátorštině: bezkonkurenční expoziční čas 60 000 km^2.sr.rok umožnil objevit nový zlom ve spektru na energii kolem 1,3×10^19, naznačující na energii závislé hmotové složení primárního kosmického záření.

Vysokoenergetické kosmické záření a jeho spektrum. Tady vidíte, co na nás fičí z vesmíru, a ještě jsem vám to pěkně názorně okecal. Zdroj: Aab et al., The Pierre Auger Collaboration

A teď česky prosím: Jak už ukázaly zajímavé oblasti ve spektru – „koleno“ na energii  3×10^15 eV a „kotník“ 3×10^18 eV, tak nejenže spektrum vypadá tak trochu jako pokřivená lidská noha (která pak dala jméno těm oblastem), ale také to něco vypovídá o zdrojích záření. Prostě na daných energiích se „musí něco měnit“, takže buď je tam více zdrojů určitého typu, nebo se mění složení vysokoenergetického záření, tzn. typy částic (protony, jádra prvků).

Nový objev „zase dalšího kotníku“ naznačuje trochu od obojího!

Zdroj: ABC/CBS/NASA/ESO, vlastní

Aktivní a Hvězdotvorné

Předchozí průzkum observatoře sledující „odkud to sakra lítá“ naznačil jako původce Aktivní galaktická jádra, neboli supermasivní černé díry ve středech galaxií střílících své polární výtrysky směrem k nám, a také druhé viníky v podobě Hvězdotvorných galaxií (Starburst galaxies).

To jsou galaxie, které se zrovna srážejí a produkují hvězdy jako divé. No a světe div se – zrovna u těchhle dvou viníků nám sedí modely úplně nejlépe i v současném výzkumu. Takže se zdá, že by se opravdu mohlo jednat o největší svalovce ve vesmíru.

Ona ničivost je samozřejmě relativní, protože nově vznikající hvězdy můžou dát život i novým soustavám a, inu, novému životu. Lze ale jistě říct, že pro hypotetický stávající život musejí být aktivní jádra galaxií i konstantní hvězdotvornost naprosto devastující způsobem, vedle něhož jsou jevy naší soustavy jenom polechtáním. A to samozřejmě není jediný známý podobný jev

Vysokoenergetické kosmické záření a jeho pozorování je totéž jako zrání vína – starší je lepčejší – další roky pozorování datům přidají trochu bukétu a chutě, takže si budeme moci pošušňat na znalostech vesmíru o to více. Já sám si však už nějaký ten Veltlín otevřu k aktuální publikaci, protože naše oči pozorující vesmír otevřela zase o trochu víc dokořán!

[Jan „JaRon“ Tomaštík, Ladislav Loukota]

Tyhle brutální kosmické katastrofy by mohly napovědět i na otázku, kde jsou všeci ufoni…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama