Wszechświat wydaje się pusty, a jednak przez jego ciemne otchłanie przepływają ultraenergetyczne promienie kosmiczne – cząstki o energii aż 10 milionów razy większej niż te produkowane przez Wielki Zderzacz Hadronów! Ich pochodzenie pozostaje jednym z największych zagadek współczesnej nauki. Nowe badania sugerują, że mogą być związane z turbulencjami magnetycznymi, powstającymi w obszarach, gdzie pola magnetyczne są silnie splątane i skręcone.

Promienie kosmiczne to wysokoenergetyczne cząstki, głównie protony i jądra atomowe, które przemieszczają się z prędkościami bliskimi prędkości światła. Mogą pochodzić z różnych źródeł, takich jak Słońce, eksplozje supernowych czy inne energetyczne wydarzenia we Wszechświecie. Gdy docierają do Ziemi, zderzają się z cząsteczkami w atmosferze, tworząc wtórne cząstki, które spadają na powierzchnię naszej planety. Często mylone z promieniowaniem elektromagnetycznym, promienie kosmiczne to w rzeczywistości strumienie naładowanych cząstek.

Ich „kuzynami” są ultraenergetyczne promienie kosmiczne – jedne z najbardziej energetycznych cząstek we Wszechświecie, osiągające energię powyżej 10¹⁸ elektronowoltów. Ich pochodzenie pozostaje niejasne, choć uważa się, że powstają w wyniku ekstremalnych wydarzeń, takich jak aktywne jądra galaktyczne, wybuchy promieniowania gamma czy masywne czarne dziury. Tak jak zwykłe promienie kosmiczne, uderzają one w cząsteczki atmosfery, tworząc wtórne cząstki, które dostarczają naukowcom cennych danych.

Zespół badaczy opublikował jednak nowe wyniki w Astrophysical Journal Letters, które wskazują na inne źródło: turbulencje magnetyczne. Te fluktuacje pól magnetycznych, często obecne w plazmie, mogą skutecznie przyspieszać cząstki, zwiększając ich energię. Symulacje przeprowadzone przez badaczy pokazały, że takie przyspieszenie rzeczywiście może odpowiadać za powstawanie ultraenergetycznych promieni kosmicznych.

Badania wspierają dane zebrane przez Obserwatorium Pierre Auger, które pozwoliły zmierzyć próbki turbulencji magnetycznych. Wyniki okazały się zgodne z przewidywaniami symulacji, co czyni te badania pierwszym udanym podejściem do analizy ultraenergetycznych promieni kosmicznych.

Odkrycia te dostarczają nowych informacji na temat procesów przyspieszania cząstek w kosmosie, pomagając rozwiązać odwieczne pytania nurtujące zarówno astrofizyków, jak i fizyków cząstek elementarnych.

Źrdło: Universe Today