Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Záhadné kosmické paprsky odhaleny. Vědci je vystopovali

Mezinárodní tým astrofyziků pravděpodobně rozřešil jednu ze záhad vesmíru. Dlouhá desetiletí se nevědělo, odkud přichází kosmické paprsky bombardující Zemi. Nyní vědci díky pozorování na Observatoři Pierra Augera zjistili, že zdrojem jsou obří černé díry v jádrech blízkých aktivních galaxií.

Kosmické paprsky - Upravený obrázek dle CERN

Letem světem o kosmických paprscích

Kosmické paprsky byly prvně objeveny už takřka před stoletím, přesněji v roce 1912, kdy rakouský fyzik Victor Hess nalezl „velice pronikavé záření z vesmíru.“ Tehdy se v balonu jménem Böhmen vznesl z Ústí nad Labem do vzduchu s cílem zkoumat atmosférickou elektřinu, která v té době byla spojována čistě s pozemskou radioaktivitu. Se svými kolegy se dostal do výšky více než pěti kilometrů, ale zjistili něco zcela jiného, než čekali: atmosférická elektřina (ionizace vzduchu) nebyla vůbec pozemského původu, ale svoji příčinu měla ve vesmíru, jelikož míra ionizace vzduchu s výškou nad povrchem Země neklesala, ale naopak stoupala. Za svůj objev „kosmických paprsků“ si v roce 1936 vysloužil Nobelovu cenu.

Výzkum paprsků pokračoval i v následujících desetiletích, třebaže vědci dlouho tápali ve tmě. Neznali ani zdroj záření, ale ani jeho složení. Průlom přišel až v roce 1937, kdy Pierre Auger objevil rozsáhlé (sekundární) spršky kosmického záření vzniklé při interakcích (primárního) kosmické záření se zemskou atmosférou. Ač byl výzkum na tomto poli fyziky intenzivní, pořád se nevědělo, odkud částice přicházejí. Postupem času se zjistilo, že částice s nízkou energií přicházejí přímo z našeho Slunce, některé energetičtější z míst naší galaxie, jiné dokonce z cizích galaxií. Za jejich vznikem podle astrofyzikálních modelů stojí procesy spojené s neutronovými hvězdami či výbuchy supernov. Ovšem jeden velký problém zde zůstával s těmi vůbec nejenergetičtějšími částicemi označovanými jako UHECR (Ultrahigh-energy cosmic rays), jež byly prvně pozorovány v 60. letech 20. století. O jejich původu se doteď nevědělo takřka nic. Právě na tento druh záření se zaměřily stovky vědců z Augerovy observatoře v Argentině.

Vědeckému týmu složenému z 370 pracovníků z bezmála 90 institucí z celého světa se pomocí více než tisícovky detektorů rozmístěných na území o velikosti 3 000 km2 podařilo lapit 27 částic kosmického záření s tou nejvyšší energií (nad 1019 eletronvoltů; takto „napumpované“ částice jsou velice vzácné). Výzkum ukázal, že s největší pravděpodobností pocházejí z jader aktivních galaxií. Ačkoliv jednu záhadu rozluštili, čeká je další práce: doufají totiž, že díky svému objevu lépe pochopí, jak přesně dochází k enormnímu urychlování částic tvořících tyto kosmické paprsky.

Nejenergetičtější částice ve vesmíru

Jelikož částice UHECR mají enormně vysoké energie, fyzici už dlouho měli podezření, že nejspíše vznikají při velice bouřlivých astrofyzikálních událostech. Hlavním kandidátem, který přicházel v úvahu, byla jádra aktivních galaxií, které dle modelů obsahují obří černé díry. Ty do sebe nasávají ohromné množství hmoty, která se předtím, než spadne do bezedné propasti, přemění ve velice žhavé plazma. Fyzici se domnívají, že v důsledku magnetických nestabilit v tomto plazmatu vznikají elektromagnetické rázové vlny, které urychlují volné protony a těžší atomová jádra na ultravysoké energie. Nicméně i tak vědci stále přesnou podstatu urychlení neznají.

Částice UHECR velice snadno ztrácejí svou energii, protože se rozptylují na reliktním záření (mikrovlnném kosmickém pozadí), což jinými slovy znamená, že moc daleko nedoletí. Tento rapidní pokles v počtu kosmických paprsků nad určitou energií – tzv. GZK efekt – znamená, že částice UHECR musejí přicházet z poměrně blízkých zdrojů, jako jsou zmíněná jádra aktivních galaxií relativně blízkých Zemi. Jak ukazuje teorie, částice s energií asi 5x1019 elektronvoltů nemohou urazit více než přibližně 100 megaparseků, což je asi 330 milionů světelných let.

Na co se přišlo a jak

Na Augerově observatoři se pozorují (sekundární) spršky částic vznikající při srážce kosmických paprsků s molekulami atmosféry. Observatoř se skládá z 1600 vodních nádrží určených pro detekci tzv. Čerenkovova záření vznikajícího ze sekundárních spršek kosmického záření. Oblohu nad nádržemi monitorují čtyři atmosférické fluorescenční detektory schopné vypátrat sekundární spršky částic v atmosféře.

Vědci na Augerově observatoři sbírali data více než tři a půl roku a za tuto dobu detekovali 27 kosmických paprsků s energiemi vyššími než 5,7x1019 elektronvoltů. Dvacet z nich pochází z jader aktivních galaxiích bližších než 75 megaparseků od Země (asi 250 milionů světelných let). Podle členů vědeckého týmu je velice nepravděpodobné, aby to byla jen náhoda, že dvacet částic přichází z míst, kde leží známá jádra aktivních galaxií.

Klíč v energetickém spektru

Mluvčí Augerovy observatoře Alan Watson z University of Leeds pro server Physicsworld.com řekl, že tým našel pět „párů“ kosmických paprsků, z nichž každý očividně pochází z jádra jedné a téže aktivní galaxie. Dále vyjádřil naději, že pokud se vědcům podaří nalézt více částic UHECR pocházejících ze společného zdroje, budou s to sestavit energetické spektrum, s jehož pomocí objasní přesný původ kosmických paprsků.

Háček je v tom, že k sestavení řádného spektra je zapotřebí, aby astrofyzici lapili několik stovek kosmických paprsků z jednoho jádra aktivní galaxie. To by ovšem pracovníkům z Augerovy observatoře trvalo několik staletí. Z tohoto důvodu plánují postavit druhou observatoř zvanou Auger North (Auger Sever) v americkém Coloradu. Třebaže Auger Sever by podle současných plánů měla být 3,5krát rozlehlejší než jižní pobočka, Watson věří, že současné pozitivní výsledky týmu povedou k přehodnocení plánů a k rozhodnutí, aby Auger Sever byl 10krát větší než Auger Jih – podle Watsona je to sice v principu možné, ale sám uznává, že celý projekt by byl velice drahý, jak co se výstavby týče, tak i provozu observatoře.

Watson pro server Physicsworld.com dále uvedl, že kdyby fyzici znali přesný zdroj částic UHECR, pomohlo by jim to lépe pochopit magnetická pole naší galaxie. Kromě toho zkoumáním srážek částic UHECR s jádry prvků zemské atmosféry by se fyzici mohli leccos dozvědět i o hmotě, jelikož srážky mají energii mnohem vyšší, než jaké je možné dosáhnout v současných či plánovaných urychlovačích částic. Například urychlovač LHC v CERNu urychlí protony na energii „jen“ 7 TeV (7x1012 elektronvoltů).

eV – Elektronvolt

Elektronvolt je ve fyzice jednotka energie odpovídající kinetické (pohybové) energii elektronu urychleného potenciálovým rozdílem jednoho voltu. 1 eV = 1,6×10−19 Joulů. Často se můžete setkat s násobky této jednotky: 1 keV = 1 000 eV = 103 eV, 1 MeV = „jeden megaelektronvolt“ = 106 eV, 1 GeV = „jeden gigaelektronvolt“ = 109 eV, 1 TeV = „jeden teraelektronvolt“ = 1012 eV. Jak stojí v článku, nejenergetičtější kosmické paprsky mají energii vyšší než 1019 eV, což je 107 TeV, čili deset milionů teraelektronvoltů. Pro srovnání: molekuly ve vzduchu mají energii asi 0,03 eV.


  • Nejčtenější

Znovuzrození japonských letadlových lodí. Ve výzbroji budou mít F-35B

v diskusi je 46 příspěvků

19. dubna 2024

Japonsko má ve své ústavě zakázáno vlastnit ofenzivní zbraně, jako jsou letadlové lodě. Doba...

Námořníci USA propašovali před 100 lety na palubu bitevní lodi prostitutku

v diskusi je 30 příspěvků

13. dubna 2024

V dubnu 1924 zažilo americké námořnictvo obrovský skandál, který se dostal na titulní stránky...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Uvidíme v budoucnu na obloze druhý Měsíc? Příčinou může být neobvyklá hvězda

v diskusi je 13 příspěvků

17. dubna 2024

Velmi neobvyklá hvězda éta Carinae v 19. století náhle zjasnila a stala se druhou nejjasnější...

Skvělý filmový zvuk bez velké instalace. Test nejzajímavějších soundbarů

v diskusi je 17 příspěvků

15. dubna 2024

Položíte jej na polici před televizor, propojíte kabelem, zapojíte do zásuvky a během pár chvil se...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Dawesův plán na čas stabilizoval Německo, ale nástup Hitlera neodvrátil

v diskusi je 15 příspěvků

16. dubna 2024

Německá vláda přijala před 100 lety, v dubnu 1924, Dawesův plán. Byl to americký projekt na...

Znovuzrození japonských letadlových lodí. Ve výzbroji budou mít F-35B

v diskusi je 46 příspěvků

19. dubna 2024

Japonsko má ve své ústavě zakázáno vlastnit ofenzivní zbraně, jako jsou letadlové lodě. Doba...

Lotyšská armáda je malá, materiálem nehýří, ale Ukrajině něco ze svého poslala

v diskusi je 5 příspěvků

18. dubna 2024

V roce 2004 vstoupilo Lotyšsko do NATO, přesto nemůže nechat svou případnou obranu pouze na bedrech...

Pes na Měsíci či Marsu už nemusí být fikce. NASA trénuje průzkumného robopsa

v diskusi jsou 4 příspěvky

17. dubna 2024  15:12

Vědci z projektu Lassie, sponzorovaném americkou NASA, zdokonalují robotického psa pro použití při...

Na dům mu spadl odpad z vesmíru. Nyní NASA potvrdila, že je to kus z baterie

v diskusi je 8 příspěvků

17. dubna 2024  11:50

Před několika týdny proběhla médii informace o varování německého Spolkového úřad pro civilní...

eMimino soutěží: Vyhrajte balíček v hodnotě 1 000 Kč z dm drogerie
eMimino soutěží: Vyhrajte balíček v hodnotě 1 000 Kč z dm drogerie

Milovníci kosmetiky pozor! Tento týden soutěžíme o pět velkých balíčků v celkové hodnotě 5000 Kč. Zapojte se do soutěže a vyhrajte lákavý balíček...

Náhle zemřel zpěvák Maxim Turbulenc Daniel Vali, bylo mu 53 let

Ve věku 53 let zemřel zpěvák skupiny Maxim Turbulenc Daniel Vali. Letos by se svou kapelou oslavil 30 let na scéně....

Sexy Sandra Nováková pózovala pro Playboy. Focení schválil manžel

Herečka Sandra Nováková už několikrát při natáčení dokázala, že s odhalováním nemá problém. V minulosti přitom tvrdila,...

Charlotte spí na Hlaváku mezi feťáky, dluží spoustě lidí, říká matka Štikové

Charlotte Štiková (27) před rokem oznámila, že zhubla šedesát kilo. Na aktuálních fotkách, které sdílela na Instagramu...

Vykrojené trikoty budí emoce. Olympijská kolekce Nike je prý sexistická

Velkou kritiku vyvolala kolekce, kterou pro olympijský tým amerických atletek navrhla značka Nike. Pozornost vzbudily...

Rohlík pro dítě, nákup do kočárku. Co v obchodě projde a kdy už hrozí právník?

V obchodech platí pravidla, která občas zákazník nedodržuje. Někdy se navoní parfémem, aniž by použil tester, nebo...