2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
חסר בפעולה: קרניים קוסמיות אולטרה-אנרגטיות מאשכול הבתולה.
אם יורים בך, אתה יכול לעשות יותר גרוע מאשר לצלול לבריכת שחייה. כפי שהוכיחה פעם תוכנית MythBusters של ערוץ דיסקברי, אפילו מטרים ספורים של מים יכולים להאט כדור במהירות לא קטלנית. דרמה דומה משחקת את עצמה בקוסמוס. לחלקיקים הנעים מהר יותר ממהירות מסוימת, רק נרתעים ממהירות האור, האובך הקלוש של קרינת מיקרוגל שממלא חלל יכול להיות ים צפוף. מעבר בכמה מאות מיליוני שנות אור ממנו אמור להאט חלקיק למהירויות מתונות יותר.
אז אסטרונומים תמהו זה מכבר מדוע חלקיקים כאלה, המכונים קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה במיוחד (UHECR), פוגעים בכדור הארץ. אם הם יכולים להכות את דרכם בחלל מבלי לאבד מהירות, משהו חייב להיות לא בסדר בהבנת המדענים אותם, אולי כישלון בתורת היחסות המיוחדת של איינשטיין [ראה "כוח קוסמי", מאת ג'ורג 'מוסר; סיינטיפיק אמריקן, ינואר 1999]. בסתיו האחרון, לעומת זאת, מערך גלאי הקרנות הקוסמיות הגדול ביותר בעולם, מצפה הכוכבים פייר אוגר בארגנטינה, התאים את כיווני UHECR הנכנסים לגלקסיות סמוכות למדי. יישור כזה לא יהיה סביר אם החלקיקים יבואו ממקורות רחוקים יותר וייחסמו דרך היקום ללא הפרעה. נראה שאיינשטיין התחמק מכדור.
אבל מה יש בגלקסיות האלה שגורם להם לירות חלקיקים מהירים במיוחד? בחזית זו התעוררה תעלומה חדשה. בכנס האגודה האמריקנית לאסטרונומיה בינואר תיאר חבר צוות Auger וסיליקי פבלידו מאוניברסיטת שיקגו כיצד המצפה לא ראה אף UHECR אחד מגיע מכיוון אשכול הגלקסיות בתולה, גוש של לפחות 1,000 גלקסיות גדולות במרחק של כ -60 מיליון שנות אור משם. אתה שם את זה, בתולה יש את זה: חורים שחורים, כוכבים מתמוטטים, חומר אפל. "לא משנה מה תהיה העדפתך האישית למקורות האפשריים של קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה במיוחד, מובטח כי לבתולה יהיו הרבה כאלה", אומר פבלידו.
היעדר UHECR של בתולה יכול להיות רק מכה סטטיסטית; נתונים של שנה נוספת עשויים להביא לידי ביטוי. "אנחנו חייבים להיות סבלניים", אומר חבר צוות אחר של אוגר, פול סומרס מאוניברסיטת פנסילבניה. "בתולה עשויה להופיע." קרניים קוסמיות הן כה נדירות, ומספר ההתאמות האפשריות לגלקסיות כה גדול, עד כי הצוות נזהר מהצמדת מספר למשמעות הסטטיסטית של היעדרן. ובכל זאת, אם אתה גר ליד אקדח גטלינג, אתה חייב לשמוע לפחות כמה כדורים מחרפים, לא? "הגירעון בתולה כבר הופך להיות לא נוח", אומר פבלידו.
חוקרים רבים לוקחים את הגירעון כרמז הנחוץ ביותר למה המקורות העוצמתיים ביותר. חורים שחורים מסיביים הם כבר זמן רב חשוד מרכזי. מפלצות אלה אוספות סביבם דיסקים של חומר מסתובב, וכשהן מתרסקות משם, הם יורים סילוני גז מהירים שמניעים חלקיקים למהירות אפית. רוב הגלקסיות שממנה אוגר מגלה UHECR נחשבות להכיל חורי הזנה פעילים. חלוץ השערה זו, פיטר בירמן ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו בבון, גרמניה, מייחס את הגירעון בתולה לשדות מגנטיים חזקים בפאתי הגלקסיה שלנו. שדות אלה מסיטים חלקיקים טעונים נכנסים ויכולים לגרום לייחוס חלקיקים של בתולה למקור אחר. כמות הסטייה עשויה להצביע על כך ש- UHECRs אינם מורכבים מפרוטונים אלא מגרעינים אטומיים בעלי טעינה גבוהה, טוען סוסומו אינאו מהמצפה האסטרונומי הלאומי של יפן.
גלניס פאראר מאוניברסיטת ניו יורק ועמיתיה מציינים כי חורים על-מסיביים בתולה נוטים להיות בעלי דיסקים נמוכים. מעטים מייצרים את הכוח הנדרש להקלע UHECRs. בתולה עשויה להיות גוש גלקסיות מרשים, אך אין זה דבר מיוחד בכל הנוגע לחורים שחורים ענקיים.
גם בדרכים אחרות, בתולה יכולה להיות מחולל קרני אולטרה בלתי צפוי. פבלידו אומר כי אריזת גלקסיות צפופה עשויה לדכא מקורות שניתן לחשוב עליהם. למשל, אינטראקציות בין גלקסיות יכולות לפשוט גז, לחנוק היווצרות כוכבים ולהפחית את מספר הכוכבים המתפוצצים. שדות מגנטיים בתולה עצמה עשויים ללכוד חלקיקים המנסים לצאת מהאשכול.
החוקרים מקווים לאשש את הגירעון בתולה באמצעות מצפי כוכבים בחצי הכדור הצפוני, אשר מבט טוב יותר על האשכול. מה שמכונה מערך הטלסקופ החל לפעול בינואר במערב יוטה, ותוכניות לבנות את אוגר צפון בדרום-מזרח קולורדו. אבל חוליה חלשה אחת בידע האסטרונומים אינה כל כך גילוי הקרניים הקוסמיות כמו החקירה הטלסקופית הרגילה של מקורות פוטנציאליים. קרניים קוסמיות יכולות לעזור לאסטרונומים להבין חורים שחורים ענקיים ותופעות אחרות. הם עברו מחידוש לכלי.