Kosmické paprsky jsou opravdu subatomární částice, které jsou hlavně protony (atom vodíku) a občas helium nebo těžší atomová jádra a velmi občas elektrony. Částice kosmického paprsku jsou velmi energetické v důsledku toho, že mají podstatnou rychlost a tedy podstatnou hybnost.
Částice Oh-My-God detekovaná v Utahu v roce 1991 byla pravděpodobně proton cestující rychlostí světla 0,999 (a poté další 20 x 9s) rychlosti světla a údajně nesl stejnou kinetickou energii jako baseball cestující na 90 kilometrů hodina.
Jeho kinetická energie byla odhadnuta na 3 x 1020 elektron voltů (eV) a měla by energii kolize 7,5 x 1014 eV, když zasáhne atmosférickou částici - protože se nemůže při kolizi vzdát veškeré své kinetické energie. Rychle se pohybující zbytky odvádějí část pryč a dochází také k tepelným ztrátám. V každém případě je to stále asi 50krát větší energie, než jakou očekáváme, že Large Hadron Collider (LHC) bude schopen generovat na plný výkon. To vám dává dobrý základ pro posměch na doomsayers, kteří jsou stále přesvědčeni, že LHC zničí Zemi.
Nyní je většina částic kosmického paprsku nízkoenergetická, až 1010 eV - a vznikají místně ze slunečních erupcí. Další energetická třída, až 1015 eV, myšlenka pochází odjinud v galaxii. Je obtížné určit jejich přesný zdroj, protože magnetická pole galaxie a sluneční soustavy mění jejich trajektorie tak, aby nakonec měly na obloze rovnoměrné rozložení - jako by pocházely odkudkoli.
Ve skutečnosti však tyto galaktické kosmické paprsky pravděpodobně pocházejí ze supernov - docela pravděpodobně v procesu zpožděného uvolňování, kdy se částice odrazí tam a zpět v přetrvávajícím magnetickém poli zbytku supernovy, než jsou katapultovány do širší galaxie.
A pak existují extragalaktické kosmické paprsky, které jsou odrůdy Oh-My-God, s hladinami energie vyššími než 1015 eV, zřídka přesahující 1020 eV - což jsou formálně nazvané ultra-vysokoenergetické kosmické paprsky. Tyto částice se pohybují velmi blízko rychlosti světla a pro dosažení těchto rychlostí musely mít srandu.
Možná však přehnaná aura tajemství tradičně obklopila původ extragalaktických kosmických paprsků - jak je doloženo v názvu Oh-My-God.
Ve skutečnosti existují limity, jak daleko může ultra-vysokoenergetická částice pocházet - protože, pokud nebudou srážet s něčím jiným, nakonec přijdou proti limitu Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) . To představuje pravděpodobnost, že se rychle se pohybující částice nakonec střetne s fotonem kosmického mikrovlnného pozadí, čímž ztratí energii a rychlost v procesu. Ukazuje se, že extragalaktické kosmické paprsky si uchovávají energii přes 1019 eV nemohl vzniknout ze zdroje vzdáleného více než 163 milionů světelných let od Země - vzdálenosti známé jako horizont GZK.
Nedávná pozorování Observatoře Pierra Augera našla silnou korelaci mezi extragalaktickými vzory kosmického záření a distribucí blízkých galaxií s aktivními galaktickými jádry. Biermann a Souza nyní přišli s modelem založeným na důkazech o původu galaktických a extragalaktických kosmických paprsků - který má řadu testovatelných předpovědí.
Navrhují, aby se extragalaktické kosmické paprsky roztočily v supermasivních akrečních discích černé díry, které jsou základem aktivních galaktických jader. Dále odhadují, že téměř všechny extragalaktické kosmické paprsky, které dopadají na Zemi, pocházejí z Centaurus A. Takže žádné velké tajemství - opravdu bohatá oblast pro další výzkum. Částice z aktivního superhmotného disku s černou dírou v jiné galaxii jsou dodávány k našim dveřím.
Další čtení: Biermann a Souza O společném původu galaktických a extragalaktických kosmických paprsků.
