รังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดมาจากกาแล็กซีอันไกลโพ้น

การศึกษาใหม่พบว่ารังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงสุดที่พุ่งชนโลกนั้นมาจากกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไป



รังสีคอสมิก ถูกสร้างขึ้นจากนิวเคลียสอะตอมของธาตุต่างๆ ตั้งแต่ไฮโดรเจนไปจนถึงเหล็ก และพุ่งทะลุผ่านอวกาศด้วยความเร็วที่เข้าใกล้แสง การวิเคราะห์สิ่งเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบสสารจากภายนอกระบบสุริยะและอาจอยู่นอกดาราจักร



ดวงอาทิตย์ปล่อยรังสีคอสมิกที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม กว่า 50 ปีที่นักวิทยาศาสตร์ยังตรวจพบ รังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ ซึ่งเป็นสิ่งที่อยู่เหนือความสามารถของเครื่องเร่งอนุภาคใดๆ บนโลกในการสร้าง [ ความลึกลับของรังสีคอสมิก 100 ปีที่แก้ไขได้ด้วยซุปเปอร์โนวา (ภาพถ่าย) ]

นักวิจัยใช้หอสังเกตการณ์ Pierre Auger ในอาร์เจนตินาเพื่อติดตามอนุภาคที่เกิดจากรังสีคอสมิกพลังงานสูงที่กระทบพื้นโลก



นักวิจัยใช้หอสังเกตการณ์ Pierre Auger ในอาร์เจนตินาเพื่อติดตามอนุภาคที่เกิดจากรังสีคอสมิกพลังงานสูงที่กระทบชั้นบรรยากาศของโลก โดยคำนวณต้นกำเนิดของรังสีอันทรงพลัง(เครดิตรูปภาพ: A. Chantelauze / S. Staffi / L. Bret)

'โลกเห็นฝนของอนุภาคเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง แต่เราไม่รู้ว่ามันมาจากไหน' ผู้ร่วมวิจัย Karl-Heinz Kampert นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อนุภาคที่มหาวิทยาลัย Wuppertal ในเยอรมนีและโฆษกของ Pierre Auger Collaboration กล่าวกับ Space .com

เกรกอรี สโนว์ ผู้เขียนร่วมศึกษาที่มหาวิทยาลัยเนแบรสกา-ลินคอล์น ซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้ประสานงานด้านการศึกษาและการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ของโครงการหอดูดาวปิแอร์ ออเกอร์ กล่าวในแถลงการณ์ . 'กาแลคซีบางแห่งมีวัตถุระเบิดขนาดมหึมา หลุมดำตรงกลางของมัน และมีทฤษฎีที่ว่าศูนย์ที่มีความรุนแรงสูงเหล่านี้จะเร่งอนุภาคของพลังงานที่สูงมากซึ่งจะไปถึงโลกในที่สุด'



'ด้วยการทำความเข้าใจต้นกำเนิดของอนุภาคเหล่านี้ เราหวังว่าจะเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาล บิ๊กแบง ดาราจักรและหลุมดำก่อตัวอย่างไร และสิ่งต่างๆ เช่นนั้น' สโนว์กล่าวในแถลงการณ์ 'นี่เป็นคำถามที่สำคัญที่สุดบางส่วนในวิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์'

ไดอะแกรมของเครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกนี้แสดงให้เห็นว่าแสง Cherenkov จากอนุภาคของอากาศในน้ำถูกตรวจพบโดยหลอดโฟโตมัลติเพลอร์สามหลอด

ไดอะแกรมของเครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกนี้แสดงให้เห็นว่าแสง Cherenkov จากอนุภาคของอากาศในน้ำถูกตรวจพบโดยหลอดโฟโตมัลติเพลอร์สามหลอด(เครดิตรูปภาพ: หอดูดาว Pierre Auger)



วิธีหนึ่งในการค้นพบต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษคือการศึกษาทิศทางการเดินทางของพวกมัน อย่างไรก็ตาม รังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษแทบจะไม่กระทบชั้นบรรยากาศของโลก โดยรังสีหนึ่งกระทบพื้นที่ใดก็ตามที่มีขนาดเท่ากับสนามฟุตบอลประมาณหนึ่งครั้งต่อศตวรรษ

เพื่อตรวจจับรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ นักวิทยาศาสตร์มองหาสเปรย์อิเล็กตรอน โฟตอน และอนุภาคอื่นๆ ที่ส่งผลให้รังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษพุ่งชนชั้นบรรยากาศของโลก ห้องอาบน้ำเหล่านี้แต่ละแห่งมีอนุภาคมากกว่า 10 พันล้านซึ่งบินลงมาในจานที่มีรูปร่างเหมือนจานยักษ์กว้างหลายไมล์ตามคำแถลง

นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบสเปรย์จากรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษโดยใช้ หอดูดาวรังสีคอสมิกที่ใหญ่ที่สุด : หอดูดาว Pierre Auger สร้างขึ้นในที่ราบทางตะวันตกของอาร์เจนตินาในปี 2544 ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับอนุภาคจำนวน 1,600 ตัวที่ใช้งานในตารางหกเหลี่ยมกว่า 1,160 ตารางไมล์ (3,000 ตารางกิโลเมตร) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เทียบได้กับขนาดกับโรดไอแลนด์ ชุดกล้องโทรทรรศน์ที่เชื่อมต่อกันยังใช้เพื่อดูแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์สลัวที่อนุภาคในสเปรย์พ่นออกมาในเวลากลางคืน

นักวิจัยวิเคราะห์ข้อมูลที่เก็บรวบรวมระหว่างปี 2547 ถึง พ.ศ. 2559 ในช่วง 12 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษมากกว่า 30,000 ดวง

กาแล็กซีทางช้างเผือกถูกจัดเป็นแขนกังหันของดาวยักษ์ที่ส่องสว่างก๊าซและฝุ่นในอวกาศ ดวงอาทิตย์อยู่ในนิ้วที่เรียกว่า Orion Spur

หากรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษมาจากทางช้างเผือก เราอาจคาดหวังว่าพวกมันจะมาจากทั่วท้องฟ้า หรือบางทีอาจมาจากทิศทางของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางดาราจักรเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพบว่ารังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษส่วนใหญ่มาจากพื้นที่กว้างของท้องฟ้าห่างจากทิศทางแกนกลางของทางช้างเผือกประมาณ 90 องศา

'นี่เป็นข้อสังเกตที่ชัดเจนครั้งแรกว่ารังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษมาจากนอกกาแลคซีของเรา' กัมเปร์ตกล่าว

ทิศทางที่รังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษส่วนใหญ่มาจากที่แห่งนี้คือที่ที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นของกาแลคซีใกล้เคียง 'ดาราจักรเหล่านี้ หรือบางส่วนของดาราจักรเหล่านี้ มีต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกเหล่านี้'

การวิจัยในอนาคตเพื่อระบุแหล่งที่มาที่แท้จริงของรังสีคอสมิกเหล่านี้จะมุ่งเน้นไปที่แหล่งที่มีพลังงานสูงสุด สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเบี่ยงเบนน้อยที่สุดโดยการแทรกแซงสนามแม่เหล็กและดังนั้นทิศทางการมาถึงของพวกเขาควรชี้ไปที่บ้านเกิดของพวกเขามากขึ้น Kampert กล่าว

นักวิทยาศาสตร์ รายละเอียดการค้นพบของพวกเขา ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 22 กันยายน

ติดตาม Charles Q. Choi บน Twitter @cqchoi . ตามเรามา @Spacedotcom , Facebook และ Google+ . บทความต้นฉบับเกี่ยวกับ guesswhozoo.com .