Атмосфера Землі була вражена другим за силою космічним променем надвисоких енергій (UHECR) серед коли-небудь спостережуваних. Хоча його точне походження залишається невідомим, астрофізики вказують на Місцевий войд - практично порожню ділянку космосу поруч з нашою галактикою, розповідається в цьому блозі.

Субатомну частинку, яку промінь спрямував на Землю, вчені назвали частинкою "Аматерасу" на честь японської богині Сонця. Вона з'явилася 27 травня 2021 року та лише щойно була описана дослідниками в журналі Science. Дослідження проводилося під керівництвом учених з Університету штату Юта (США) і Токійського університету (Японія).

Промінь був виявлений "Масивом телескопів", що являє собою поле з 507 детекторів, розташованих на площі 700 кв. км у Західній пустелі штату Юта. Масиви працюють на висоті близько 1200 м у сухому, вільному від світлових забруднень повітрі, що забезпечує їм виняткову здатність виявляти частинки космічних променів. За словами дослідників, прихід частинок, які є сигнатурою найпотужніших UHECR, вкрай рідкісний - близько однієї частинки на століття на квадратний кілометр, - тому масиви, які їх виявляють, повинні покривати велику площу. Існують навіть плани розміщення на Місяці масиву детекторів космічного випромінювання.

За енергією, що міститься в частці Аматерасу, вона поступається тільки частці "О, мій боже", яку також було виявлено в штаті Юта за допомогою обсерваторії, відомої як "Мушине око", у 1991 році. У своїй заяві з приводу цього відкриття представники Університету Юти кажуть, що сила променя Аматерасу була б схожою на падіння цегли на палець ноги з висоти пояса, а його кінетична енергія порівнюється з енергією швидкого м'яча пітчера, що пролетів мільйони світлових років.

Для отримання статусу UHECR створена променем частинка повинна мати енергію, що перевищує 240 ексаелектронвольт (ЕЕВ). Частинка "О, мій боже" містила 320 ЕЕВ, а частинка "Аматерасу" мала енергію близько 244 ЕЕВ. Для порівняння: один ЕЕВ приблизно в мільйон разів перевищує енергію, яку можуть досягти наші прискорювачі частинок на Землі.

Попри те що відомо, що UHECR час від часу врізаються в Землю, розуміння того, що їх породжує, залишається для вчених загадкою. Енергія, що міститься в частинці "О, мій боже", не повинна була бути створена нічим, що спостерігається в нашій галактиці. Однак, оскільки і ця частинка, і Аматерасу володіли настільки високою кінетичною енергією, на них, найімовірніше, не впливають магнітні поля, і вчені мали б відстежити їх до джерела.

"Але у випадку з частинкою "О, мій боже" і цією новою частинкою, якщо простежити її траєкторію до джерела, не виявиться нічого досить високоенергетичного, щоб її породити", - сказав Джон Метьюс, співавтор дослідження і представник "Масиву телескопів" в Університеті Юти. "У цьому і полягає загадка - що ж відбувається?"

"Те, що люди вважають енергією, наприклад, наднова, не може бути достатньо енергійним для цього", - додав Метьюс. "Необхідна величезна кількість енергії, дуже високі магнітні поля для утримання частинки під час її прискорення".

За припущенням дослідників, частинка Аматерасу прилетіла на Землю з Місцевого войду, що викликає особливе здивування, оскільки космічний простір, що межує з Чумацьким Шляхом, видається принципово порожнім. Ця зона також відрізняється від передбаченого джерела частинки "О, мій боже".

"Ці події, схоже, відбуваються з абсолютно різних місць на небі", - сказав Джон Белц, професор Університету, співавтор дослідження. "Не схоже, що існує одне таємниче джерело. Це можуть бути дефекти в структурі простору-часу, зіткнення космічних струн. Я маю на увазі, що я просто вихлюпую божевільні ідеї, які люди вигадують, бо немає загальноприйнятого пояснення".

Серед цих ідей, пишуть автори, може бути необхідність перегляду сучасних уявлень про фізику частинок високих енергій.

Дослідники сподіваються, що майбутнє розширення масиву телескопів допоможе їм розгадати таємницю UHECR. Вона має отримати 500 нових детекторів і розширитися до площі, що майже дорівнює площі 2900 кв. км.