การทดลองครั้งใหญ่พยายามติดตามอนุภาคกลับไปยังแหล่งที่มาการศึกษาอนุภาคที่มีพลังมากที่สุดในการกระแทกพื้นโลกถือเป็นข้อมูลเบื้องต้นที่แน่ชัดว่าอนุภาคมาจากไหน การใช้อ่างน้ำขนาดยักษ์ นักวิทยาศาสตร์พบว่ารังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นนอกทางช้างเผือก
ทีมนานาชาติวิเคราะห์ข้อมูลประมาณ 12 ปี
เพื่อแสดงว่าอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่า 8 พันล้านโวลต์อิเล็กตรอนโวลต์มักมาจากทิศทางใดทิศทางหนึ่งบนท้องฟ้า และไม่ใช่ศูนย์กลางของดาราจักร นักวิจัยรายงานการค้นพบของพวกเขาในวิทยาศาสตร์22 กันยายน
Karl-Heinz Kampert จากมหาวิทยาลัย Wuppertal ประเทศเยอรมนี โฆษกของ Pierre กล่าวว่า “นี่เป็นเครื่องบ่งชี้การทดลองที่ชัดเจนครั้งแรกว่าแหล่งกำเนิดของอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้อยู่นอกกาแลคซีของเราซึ่งอาจอยู่ที่ไหนสักแห่งในจักรวาลใกล้เคียง Auger Collaboration ซึ่งทำให้การค้นพบ
รังสีคอสมิกเป็นนิวเคลียสของอะตอมที่ทะลุผ่านอวกาศด้วยพลังงานสูงสุดที่สังเกตได้ในธรรมชาติ เครื่องยนต์ที่ไม่รู้จักบางเครื่องเร่งความเร็วพวกมันให้มีพลังงานสูงกว่าโปรตอน 100 ล้านเท่าในLarge Hadron Colliderซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก ( SN: 7/19/08, p. 16 )
คำใบ้ก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่ารังสีคอสมิกสามารถเพิ่มความเร็วได้สูงเช่นนี้โดยปรากฏการณ์ที่รุนแรง เช่น แฉกแสง ( SN: 12/5/09 , หน้า 8 ), ซุปเปอร์โนวา ( SN: 3/23/13, หน้า 16 ) และสีดำมวลมหาศาล หลุมในใจกลางดาราจักร — อาจรวมถึงหลุมดำที่อยู่ตรงกลางทางช้างเผือกด้วย ( SN: 11/10/07, p. 291 ) แต่อนุภาคที่มีประจุนั้นยากที่จะติดตามกลับไปยังบ้านของพวกเขา เนื่องจากสนามแม่เหล็กในอวกาศกระจายรังสีเหมือนหมอกกระจายแสง เพื่อเอาชนะความไม่แน่นอนนั้น นักวิจัยต้องการอนุภาคจำนวนมาก
นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ Vasiliki Pavlidou จากมหาวิทยาลัย Crete ในเมือง Heraklion ประเทศกรีซ กล่าวว่า “การโจมตีเป็นปัญหาที่ยากมาก บางทีอาจเป็นปัญหาที่ยากที่สุดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มีพลังงานสูง
หอสังเกตการณ์ Pierre Auger ในอาร์เจนตินาพบอนุภาคเหล่านี้โดยใช้คอลเลกชั่นน้ำบริสุทธิ์พิเศษ 1,600 อ่างที่จัดวางบนพื้นที่ 3,000 ตารางกิโลเมตร การแพร่กระจายดังกล่าวทำให้หอดูดาวมีโอกาสที่ดีกว่าในการตรวจจับรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษ ซึ่งหาได้ยากมากจนมีเพียงอนุภาคเดียวที่กระทบชั้นบรรยากาศของโลกในแต่ละตารางกิโลเมตรต่อปี
โชคดีที่อ่างไม่จำเป็นต้องตรวจจับรังสีคอสมิกแต่ละตัวโดยตรง
โครงสร้างเหล่านี้จับอนุภาคที่รังสีคอสมิกสร้างขึ้นเมื่อพวกเขากระแทกเข้ากับชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเรียกว่าฝักบัวลม เมื่ออิเล็กตรอน โปรตอน มิวออน และไพออนของอากาศไหลผ่านอ่างน้ำ อนุภาคจะปล่อยแสงออกมาเล็กน้อยที่เรียกว่ารังสีเชเรนคอฟ ความเร็ว ทิศทาง และเวลามาถึงของแสงนั้นสามารถช่วยระบุแหล่งที่มาของรังสีคอสมิกดั้งเดิมได้
หอดูดาวจับรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ 30,000 ดวงระหว่างวันที่ 1 มกราคม 2547 ถึง 31 สิงหาคม 2559 ทีมงานพบว่าเมื่อเทียบกับความหนาแน่นเฉลี่ยของอนุภาคที่ตกลงมาทั่วท้องฟ้า อนุภาคประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์มาจากศูนย์กลางของทางช้างเผือก ทาง. อนุภาคเพิ่มเติมเล็กน้อยมาจากทิศทางที่อยู่ห่างจากใจกลางกาแลคซีประมาณ 120 องศา
น่าแปลกที่จุดส่วนเกินในทิศทางของกระจุกดาราจักรที่ใกล้ที่สุดไปยังทางช้างเผือก ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 300 ล้านถึง 900 ล้านปีแสง การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ารังสีคอสมิกถูกผลิตขึ้นในกาแลคซีบางแห่ง Kampert กล่าว – ไม่ใช่ของเรา
การพยายามระบุกาแลคซี่และดูว่ามีรูปแบบใดเชื่อมโยงพวกมันเป็นขั้นตอนต่อไป การวิจัยดังกล่าวสามารถช่วยจำกัดกระบวนการที่สามารถเร่งรังสีคอสมิกให้แคบลงได้ “สิ่งที่เราต้องการทำความเข้าใจคือ ไม่ใช่แค่แหล่งที่มาของข้อมูลเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการทำงานของแหล่งข้อมูลเหล่านี้ด้วย” Kamert กล่าว
ผลลัพธ์ใหม่คือ “สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดที่เกิดขึ้นในสาขานี้เป็นเวลานานมาก” Pavlidou กล่าว “ฉันคิดว่าการทดลองครั้งแรกที่กำหนดว่าอนุภาคเหล่านี้มาจากไหนจะได้รับรางวัลโนเบล แต่มันยากมาก ฉันคิดว่าเรายังมีเวลาอีกสิบปี”
ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าการระเบิดอื่นๆ มีคลื่นบิดเบี้ยวที่ความถี่สูงหรือไม่ นั่นคือปืนสูบบุหรี่สำหรับสนามแม่เหล็กแรงสูง การวัดการหมุนของคลื่นใน FRB 121102 จำเป็นต้องมีการแฮ็ก Arecibo ด้วยฮาร์ดแวร์ใหม่ที่ช่วยให้สามารถตรวจจับความถี่ที่สูงกว่าเมื่อก่อนได้ “เราไม่สามารถทำอย่างนั้นได้จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้” ซีมัวร์กล่าว “ฉันนอนดึกในคืนคริสต์มาส [2016] และทำการสังเกตเหล่านี้ และโชคดีที่มันได้ผล” บางทีการระเบิดด้วยคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วอื่นๆ ที่ Arecibo สังเกตเห็นไม่ได้แสดงสัญญาณการหมุนแบบเดียวกัน เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ยังไม่พร้อมที่จะวัด
เฮสเซลส์คิดว่า “โอกาสค่อนข้างดี” ในการหาว่าคลื่นวิทยุระเบิดเร็วแบบใดในอนาคตอันใกล้นี้ หอสังเกตการณ์วิทยุแห่งใหม่หลายแห่งทั่วโลกกำลังจะออนไลน์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า “โรงงานเหล่านี้จะเป็นโรงงาน FRB” เฮสเซลส์กล่าว เขาคาดว่าจะพบการระเบิดซ้ำ ๆ หากมี “จากนั้นเราจะสามารถเห็นได้ว่าแหล่งที่เกิดซ้ำนี้เป็นลูกคี่ที่สมบูรณ์จริง ๆ หรือเป็นส่วนหนึ่งของการกระจายแหล่งที่มา”
