დედამიწის ატმოსფეროში შემოსულმა კოსმოსურმა სხივმა ასტროფიზიკოსები უბრალოდ გააოგნა.

ციცქნა ნაწილაკი 240 ექსაელექტრონვოლტ ენერგიას ატარებდა, რაც 2,4 x 10²⁰ ელექტრონვოლტს უდრის. ამ დრომდე ყველაზე მძლავრი ასეთი სხივი 1991 წელს არის დაფიქსირებული — ის 320 ექსაელექტრონვოლტ ენერგიას ატარებდა და „ღმერთო ჩემო“ ნაწილაკი (Oh-My-God particle) უწოდეს.

თუმცა, არის ერთი პრობლემა. „ღმერთო ჩემო“ ნაწილაკის მსგავსად, მეცნიერებმა ვერც ამჯერად მიაგნეს მის აშკარა წყაროს.

„ნაწილაკები იმდენად ძლიერია, რომ მათზე არ უნდა მოქმედებდეს გალაქტიკური და გარეგალაქტიკური მაგნიტური ველები. უნდა შეგეძლოს იმის დადგენა, ცის რა ნაწილიდან არის მოსული. თუმცა, „ღმერთო ჩემო“ ნაწილაკისა და ამ ახალი ნაწილაკის შემთხვევაში, ტრაექტორიას წყარომდე მიჰყვები და აღმოაჩენ, რომ იქ არაფერია საკმარისად მაღალი ენერგიის მქონე, რასაც მისი წარმოქმნა შეეძლო. მთელი საიდუმლოც ამაშია — რა ხდება?“, — ამბობს აღმოჩენის ავტორი, იუტის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი და კოლაბორაცია Telescope Array-ს წევრი, ჯონ მეთიუსი.

კოსმოსური სხივები ნამდვილი კოსმოსური თავსატეხია. მეცნიერები მათ უკვე საუკუნეზე მეტია აფიქსირებენ, მაგრამ ჯერ კიდევ დაზუსტებით არ ვიცით იმ სხვადასხვა გზის შესახებ, რომლითაც ისინი სამყაროში ვრცელდებიან.

სინამდვილეში, ისინი რადიაცია არ არის, როგორიც მაგალითად, სინათლეა; ისინი ნაწილაკებია, ძირითადად ატომის ბირთვები, მაგრამ ამავე დროს სუბატომური ნაწილაკებიც, მაგალითად, პროტონები და ელექტრონები. სამყაროში თითქმის სინათლის სიჩქარით ვრცელდებიან და იმაზე მეტი ენერგია აქვთ, ვიდრე უნდა ჰქონდეთ.

მეცნიერთა აზრით, ისინი ენერგიულ გარემო პირობებშია წარმოქმნილი, მაგალითად, სუპერნოვებში ან ვარსკვლავთა შეჯახებებში. უფრო დაბალენერგიული წყაროები, თუნდაც ვარსკვლავები, დაბალენერგიულ კოსმოსურ სხივებს წარმოქმნის, მაგრამ უფრო მძლავრების პოვნა ცოტა რთული საქმეა.

კოსმოსური სხივებისგან ჩვენი ატმოსფერო გვიცავს, რაც დიდებული ამბავია, მაგრამ ამ სხივების დასაფიქსირებლად მაინც გვაქვს საკმაოდ ეფექტიანი გზები.

როდესაც კოსმოსური სხივი ატმოსფეროს ურტყამს, იქ არსებულ სხვა ნაწილაკებს ეჯახება და წარმოქმნის ნაწილაკთა „წვიმას“, რომელიც დედამიწაზე მოდის. არსებობს ობსერვატორიები, რომლებსაც ამ ნაწილაკთა დაფიქსირება შეუძლია.

თუმცა, ენერგიული კოსმოსური ნაწილაკების მიერ წარმოქმნილი „წვიმები“ შედარებით დიდ ზონაში „წვიმს“, რაც იმას ნიშნავს, რომ ზედაპირის საკმაოდ დიდი რეგიონის მოცვაა საჭირო, რათა ეს მოვლენა გარკვეული სიზუსტით შევისწავლოთ.

პროექტ Telescope Array-ს საერთაშორისო ჯგუფი ახორციელებს და მას ამ სხივების დაფიქსირება 700 კვადრატული კილომეტრის ფართობზე შეუძლია.

2021 წლის 27 მაისს, ტელესკოპთა ამ კრებულმა სიგნალი დაიჭირა. გამოთვლებისა და ანალიზების ჩატარებისა და მრავალჯერ გადამოწმების შემდეგ, პროექტის მკვლევართა ჯგუფმა დაასკვნა, რომ ნაპოვნი ჰქონდათ „ღმერთო ჩემო“ ნაწილაკის ენერგიის მასშტაბის ნაწილაკი.

„როდესაც ეს ულტრამაღალენერგიული კოსმოსური სხივი პირველად აღმოვაჩინე, ვიფიქრე, რაღაც შეცდომა იყო, რადგან ბოლო სამ ათწლეულში დაფიქსირებულთა შორის უპრეცედენტო ენერგიის დონე ჰქონდა“, — ამბობს კვლევის ავტორი, ოსაკის მეტროპოლიური უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ტოშირო ფუჯი.

აღმოჩენა „ღმერთო ჩემო“ ნაწილაკისგან განსხვავებული მეთოდით, ცის სხვა მონაკვეთში გაკეთდა, რაც მიუთითებს, რომ ეს მოვლენები ასტროფიზიკური ხასიათისაა, რომ „ღმერთო ჩემოს“ დაფიქსირება არც ხარვეზი ყოფილა და არც შეცდომა.

მკვლევართა ჯგუფმა ახალ ნაწილაკს ამატერასუ უწოდა, შინტოიზმის მზის ღმერთის სახელი. მკვლევართა განცხადებით, ეს ნაწილაკები პროტონებია.

ულტრამაღალენერგიული კოსმოსური სხივების დაფიქსირების დადასტურება იმას ნიშნავს, რომ ხელში ახლა ცოტა მეტი რამ გვიჭირავს. ასეთ ნაწილაკებს აქვთ ენერგიის თეორიული ზედა ზღვარი, რომელსაც გრაიზენ-ზაცეპინ-კუზმინის ზღვარს უწოდებენ და 5 x 10¹⁹ ელექტრონვოლტს წარმოადგენს.

მიჩნეულია, რომ ეს ის მაქსიმალური ენერგიაა, რომლის შენარჩუნებაც ნაწილაკს შორ მანძილზე, დაახლოებით 160 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე გადაადგილებისას შეუძლია, რადგან კოსმოსური სხივები კოსმოსში გავრცელებისას, გზადაგზა ენერგიას კარგავენ.

ჩვენგან ამ მანძილზე აშკარად არსებობს ობიექტები, რომლებსაც კოსმოსური სხივების წარმოქმნა შეუძლია, მაგრამ მზის სისტემიდან 160 მილიონი სინათლის წლის რადიუსში არაფერია ჩვენთვის ცნობილი რაიმე ისეთი მძლავრი, რომ „ღმერთო ჩემო“ ან ამატერასუ ნაწილაკები წარმოექმნა.

„ისეთი ობიექტები, რომლებიც ხალხს ძლიერ ენერგიულად მიაჩნია, მაგალითად, სუპერნოვები, ახლოსაც კი არ არის იმ ენერგიასთან, ეს სხივები რომ წარმოექმნა. საჭიროა უზარმაზარი ოდენობის ენერგია, ნამდვილად ძლიერი მაგნიტური ველები, რათა დააკავოს ნაწილაკი, ვიდრე ის აჩქარდება“, — ამბობს მეთიუსი.

ამატერასუს ხაზზე, ანუ მის კოსმოსურ მარშრუტზე გაყოლას კოსმოსურ ვოიდამდე მივყავართ — კოსმოსის რეგიონი ფილამენტებს შორის, რომლის გარშემოც გალაქტიკები ჯგუფდებიან, უშუალოდ მასში კი ძალიან მცირე ოდენობის გალაქტიკაა და ძირითადად სიცარიელეა. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ რაღაც ჯერ კიდევ არ ვიცით.

იქნებ მაგნიტური ველები ნაწილაკების იმაზე უკეთესი ამაჩქარებლებია, ვიდრე გვგონია? იქნებ ახლომახლოს რაღაც ისეთი წყაროა, რომელსაც ვერ ვხედავთ? ან იქნებ ნაწილაკები რაღაც ჯერ არნახულ ასტროფიზიკურ ფენომენზე მიგვანიშნებს?

„ეს შეიძლება იყოს დეფექტები სივრცე-დროის სტრუქტურაში, კოსმოსური სიმების შეჯახება. ვიცი, რომ გიჟურ იდეებს ვამბობ, რადგან ჩვეულებრივი ახსნა უბრალოდ არ არსებობს. ეს ყველაფერი ნამდვილად იდუმალებით არის მოცული“, — ამბობს იუტის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ჯონ ბელზი.

კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.