เมื่อต้องเร่งความเร็วอนุภาคในอะตอม ท้องฟ้าจะทิ้งเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกไว้ในฝุ่น กาแลคซีของเราเต็มไปด้วยอนุภาคมีประจุซึ่งมีพลังงานสูงเป็นพันถึงล้านเท่าของอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดที่สามารถรวบรวมได้ รู้จักกันในชื่อรังสีคอสมิก อนุภาคซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตอนให้ความร้อนและทำให้ตัวกลางระหว่างดวงดาวแตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีอย่างลึกซึ้ง
สุดยอดขุมพลัง? กาแล็กซีนี้ประกอบด้วยควาซาร์ที่อยู่เฉยๆและหลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งอาจเป็นแหล่งกำเนิดของรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ
นาซา/HST/ต. แฮมิลตัน
รายงานสองฉบับในสัปดาห์นี้ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความลึกลับที่มีมายาวนานว่าอนุภาคเหล่านี้มาจากไหน
การศึกษาชิ้นหนึ่งมุ่งเน้นไปที่รังสีคอสมิกพลังงานต่ำซึ่งกำเนิดภายในกาแลคซีของเราและมีพลังงานสูงถึง 1,000 ล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ การค้นพบนี้สนับสนุนแนวคิดยอดนิยมที่ว่าอนุภาคเกิดจากคลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวา การระเบิดของดาวมวลมาก
สถานการณ์ดังกล่าวพิสูจน์ได้ยากเนื่องจากสนามแม่เหล็กในทางช้างเผือกเบี่ยงเบนรังสีคอสมิกเหล่านี้จากเส้นทางเดิม ถึงกระนั้นก็ตาม ก่อนหน้านี้ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าเศษของซุปเปอร์โนวาซึ่งเป็นเปลือกที่ขยายตัวของวัสดุที่ถูกเจ็ตไทซันสามารถเร่งอิเล็กตรอนไปสู่พลังงานรังสีคอสมิกได้ แต่ไม่มีหลักฐานว่าโปรตอนถูกเร่งด้วยกลไกเดียวกัน
ในNatureวันที่ 25 เมษายน Ryoji Enomoto แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวใน Kashiwa ประเทศญี่ปุ่นและเพื่อนร่วมงานของเขารายงานว่าพวกเขาได้เชื่อมโยงเศษซากซูเปอร์โนวากับโปรตอนรังสีคอสมิกเป็นครั้งแรก เมื่อโปรตอนพลังงานสูงชนกับอะตอมและโมเลกุลในอวกาศ
พวกมันจะสร้างอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีอายุสั้นเรียกว่า pion ที่เป็นกลาง
การสลายตัวของมันก่อให้เกิดรังสีแกมมาด้วยพลังงานหนึ่งล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ เมื่อสิ่งเหล่านั้นพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก พวกมันจะสร้างโฟตอนที่แสงที่มองเห็นได้โปรยปราย หลายครั้ง กลุ่มของ Enomoto ตรวจพบการโปรยโฟตอนที่เล็ดลอดออกมาจากผืนฟ้าซึ่งมีเศษซากซุปเปอร์โนวาที่เรียกว่า RX J1713.7-3946 สเปกตรัมของพวกมันบ่งชี้ว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นโดยโปรตอน
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
หากการค้นพบนี้ได้รับการยืนยันและนักดาราศาสตร์สามารถแสดงให้เห็นว่าเศษของซุปเปอร์โนวาเป็นเรื่องปกติ “การผลิตรังสีคอสมิกภายในกาแลคซีของเราอาจสรุปได้ว่าเชื่อมโยงกับผลพวงของซูเปอร์โนวา” เฟลิกซ์ อาฮาโรเนียนจากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์นิวเคลียร์ในไฮเดลเบิร์กกล่าว เยอรมนี ในคำอธิบายประกอบรายงานNature
การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งตรวจสอบรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษที่หายากกว่ามาก ซึ่งมีต้นกำเนิดนอกกาแลคซีของเราและจัดอยู่ในอันดับของอนุภาคที่มีพลังมากที่สุดที่รู้จัก อัดแน่นพอๆ กับสนามเบสบอลเมเจอร์ลีก อนุภาคเหล่านี้มีพลังงานสูงมากถึงล้านล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งสนามแม่เหล็กในกาแลคซีของเราไม่สามารถเบี่ยงเบนได้
แหล่งที่มาของรังสีคอสมิกเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเข้าใจยาก ขณะนี้นักวิจัยรายงานการเชื่อมโยงการทดลองครั้งแรกระหว่างรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษและแหล่งที่มาที่เป็นไปได้
จากการวิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกพลังงานสูงในญี่ปุ่นและอังกฤษ Elihu Boldt จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA ใน Greenbelt, Md. และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ติดตามเส้นทางโคจรของอนุภาคหลายตัวไปยังกาแลคซีสี่แห่งที่ทราบว่าล้อมรอบควาซาร์ที่ตายแล้วหรืออยู่เฉยๆ และสงสัยว่ามีหลุมดำมวลมหาศาล
Boldt รายงานการค้นพบนี้ในการประชุมร่วมของ American Physical Society และ American Astronomical Society ในเมือง Albuquerque
การค้นพบนี้เหมาะกับสถานการณ์ที่หลุมดำมวลมหาศาลหมุนวนทำหน้าที่เหมือนแบตเตอรี่ขนาดยักษ์ เส้นสนามแม่เหล็กที่สัมผัสอย่างใกล้ชิดกับรูหมุนจะสร้างโวลต์หลายพันล้านล้านโวลต์ ซึ่งเร่งอนุภาคที่มีประจุให้เป็นพลังงานสูงพิเศษ ในทฤษฎีนี้ควอซาร์จะต้องอยู่เฉยๆ หากรังสีคอสมิกที่ถูกเร่งขึ้นโดยหลุมดำชนกับรังสีที่รุนแรงจากควาซาร์ที่กำลังทำงานอยู่ พลังงานของพวกมันจะถูกระบายออกไป
การค้นพบนี้ “เป็นข้อบ่งชี้แรกของความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุผู้สมัครกับเหตุการณ์จริง” Michael L. Cherry จาก Louisiana State University ใน Baton Rouge กล่าว
Credit : รับจํานํารถ
