이 예술가의 그림에서 볼 수 있듯이 먼 별에서 나온 감마선 폭발은 때때로 지구의 과학자 탐지기에 충돌하는 초강력 "OMG 입자"의 가능한 원인 중 하나입니다.
(이미지 : © NASA / SkyWorks Digital)
Paul Sutter는 Ohio State University의 천체 물리학 자이자 COSI 과학 센터의 수석 과학자입니다. Sutter는 또한 "Ask a Spaceman"과 "Space Radio"의 호스트이며 전세계 AstroTours를 이끌고 있습니다. Sutter는이 기사를 Space.com의 Expert Voices : Op-Ed & Insights에 기고했습니다.
바로이 텍스트를 읽으면서 DNA가 작고 보이지 않는 총알로 얇아지고 있습니다. 비록 피해 딜러는 절대적으로 광선이 아니더라도 우주 광선으로 알려져 있지만, 그 이름은 역사적 오해에서 비롯되었습니다. 대신, 전자와 양성자, 주로 헬륨이나 철 핵과 같은 더 무거운 것들과 같은 입자입니다.
이 우주 입자는 문제가 있습니다 .a) 빠르기 때문에 던지기에 많은 운동 에너지가 있고 b) 전기적으로 충전되기 때문입니다. 이것은 그들이 우리의 빈약 한 DNA 뉴클레오티드를 이온화하여 분리하여 때때로 제어 할 수없는 복제 오류 (일명 암)로 이어질 수 있음을 의미합니다. [ '슈퍼 스타'Eta Carinae는 거대한 우주 광선총처럼 행동하지만 왜?]
이것이 충분히 나쁘지 않은 것처럼, 대략 1 년에 대략 1 제곱 킬로미터 당 한 번, 입자는 진정으로 놀라운 속도로 우리의 대기권에 비명을 지르며, 불운 한 질소 또는 산소 분자에 부딪쳐서 낮은 에너지 (물론 여전히 치명적인) 이차 입자.
이러한 터무니없는 잠재력의 입자 인 "OMG"에 직면했을 때 적절한 대응이 하나 있습니다.
패스트볼
"OMG"는 1991 년 유타 대학교의 플라이 아이즈 (Fly 's Eye) 우주 광선 검출기에 의해 감지 된 초고 에너지 우주 광선의 첫 번째 예에 대한 별명이었습니다. 그 단일 양성자는 우리의 대기에 부딪쳐 빛의 속도가 대략 99.99999999999999999999951 %가되었습니다. 그리고 아홉, 그 9 명 모두 숫자를 인상적으로 보이게하는 극적인 효과만을위한 것이 아닙니다. 정말 빠릅니다. 이 입자는 적당히 던져진 야구와 같은 양의 운동 에너지를 가졌으며, 양성자 크기의 물체로 압축되었습니다.
이는이 입자가 가장 강력한 입자 콜 라이더 인 LHC가 생산할 수있는 것보다 천만 배 이상 많은 에너지를 가졌음을 의미합니다. 상대 속도의 시간 팽창으로 인해 해당 속도에서 OMG 입자는 0.43 밀리 초의 입자 자체 시간으로 가장 가까운 이웃 별인 Proxima Centauri로 이동할 수 있습니다. 이 문장을 다 읽었을 때까지 (그 자체의 관점에서) 우리 은하계까지 계속 이어질 수 있습니다.
참으로 OMG.
그 입자의 탐지 이후, 우리는 전 세계의 특수 망원경과 탐지기를 사용하여 이러한 극단적 인 사건에 대한 하늘을 계속 지켜 보았습니다. 우리는 지난 수십 년 동안 약 100 개의 OMG 급 입자를 기록했습니다.
그 수십 개의 예는 기원의 신비를 밝히고 심화시킵니다. 더 많은 데이터는 항상 좋지만, 우주에서 도대체 무엇인가가 양성자에게 빛에 거의 도전 할 수있는 충분한 균열을 줄 정도로 강력합니까?
너클볼
대전 된 입자를 가속 속도로 가속하려면 많은 에너지와 자기장의 두 가지 주요 성분이 필요합니다. 자기장은 이벤트에있는 모든 에너지 (예 : 초신성 폭발의 폭발적인 운동 에너지 또는 물질이 블랙홀쪽으로 떨어질 때 소용돌이 치는 중력 풀)로 입자로 전달하는 작업을 수행합니다. 자세한 물리학은 당연히 매우 복잡하고 잘 이해되지 않습니다. 우주 광선의 발상지는 엄청나게 복잡하고 우리 우주의 극한 지역에 위치하므로 완전한 물리적 사진을 얻기가 어려울 것입니다.
그러나 우리는 여전히 OMG 입자의 친구와 같은 극단적 인 예가 어디인지에 대해 교육적인 추측을 할 수 있습니다. 우리의 첫 번째 추측은 초신성, 거대한 별의 거대한 죽음 일 것입니다. 자기장? 검사. 많은 에너지? 검사. 그러나 트릭을 수행하기에 충분한 에너지가 없습니다. 당신의 정원 다양성 별 폭발은 우리가 고려하고있는 속도로 입자를 뱉어 내기에 충분한 생우를 가지고 있지 않습니다.
무엇 향후 계획? 활동 은하 핵은 강력한 경쟁자입니다. 이 핵들은 은하의 중심에 위치한 초 거대 블랙홀 주위의 운명으로 소용돌이 치면서 만들어졌다. 그 재료는 압축되고 가열되어 최종 순간에 디스크를 형성합니다. 비틀림 인페르노는 발전기 동작에서 강한 자기장을 생성하여 분출 된 입자에 심각한 마력을 추가하는 데 필요한 성분의 강력한 혼합물을 형성합니다.
(그리고 당신은 "제외"가있을 것이라는 것을 알았다면), 활성 은하 핵은 너무 멀리 떨어져 지구에 도달하는 우주 광선을 생성 할 수 없습니다. 초고 에너지 우주 광선의 어리석은 속도에서 우주를 순항하는 것은 눈보라를 뚫고 나가는 것과 같습니다. 그것은 초고속 우주에서 남겨진 저에너지 광자의 홍수 인 우주 마이크로파 배경이 그 속도에서 더 높은 에너지쪽으로 크게 푸른 색으로 변하기 때문입니다. 따라서, 그 강한 빛은 진행하는 우주 광선에서 부딪쳐서 천천히 멈추고 멈추게됩니다.
따라서 우리는 가장 강력한 우주 광선이 1 억 광년 이상을 여행 할 것으로 기 대해서는 안되며, 대부분의 활성 은하 핵은 우리보다 훨씬 더 멀리 있습니다.
커브 볼
오랫동안 OMG 세대의 주 용의자는 1 천만에서 1 천 6 백만 광년 떨어진 어딘가에 위치한 상대적으로 활동적인 은하 핵 인 센타 우 루스 A였다. 강력하고 자기 적이며 가까운 — 완벽한 콤보. 그러나 일부 조사에서는 우주 광선이 일반적인 방향에서 나올 수 있다고 암시하지만, 은하계를 용의자에서 죄수로 옮기는 데 충분한 명확한 상관 관계는 없었습니다. [이상한 갤럭시 켄타우루스 A를 자세히 살펴보기]
문제의 일부는 은하 자신의 자기장이 들어오는 우주 광선의 궤도를 미묘하게 변경하여 원래 방향을 위장한다는 것입니다. 따라서 우주선의 소스를 재구성하려면 은하의 자기장의 강도와 방향에 대한 모델도 필요합니다.
OMG 발생기가 그 자체로 Centaurus A가 아니라면, 아마도 Seyfert 은하 일 것입니다. 일반적으로 은하계의 은하계에 가까운 은하계의 은하계입니다. 그러나 다시 한 번도 100 개의 샘플을 추출하지 않아도 엄격한 통계적 결정을 내리기가 어렵습니다.
아마도 그것은 감마선 폭발로, 특이한 격변 적 끝에서 가장 극단적 인 별까지 튀어 나올 것으로 생각되었습니다. 그러나 그 상황의 물리학에 대한 우리의 이해는 일종의 스케치입니다.
아마도 빅뱅의 초기 순간의 토폴로지 결함이나 암흑 물질 내에서 펑키 한 상호 작용과 같은 이국적인 것일 수도 있습니다. 물리학이 잘못되어 거리 제한 계산이 정확하지 않을 수 있습니다. 어쩌면 어쩌면…
이러한 초고 에너지 "OMG"입자의 진정한 기원은 찾기가 어렵고 거의 30 년의 탐지 기록에도 불구하고 많은 답을 얻지 못했습니다. 괜찮습니다. 우주에 적어도 몇 가지 신비가 남아있는 것이 좋습니다. 천체 물리학 자도 일부 직업 보안을 사용할 수 있습니다.
iTunes 및 웹 (http://www.askaspaceman.com)에있는 "Ask A Spaceman"팟 캐스트에서 에피소드를 들으면서 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 이 작품으로 이어진 질문에 대해 hchrissscottt에게 감사드립니다! 트위터에서 #AskASpaceman을 사용하거나 Paul @PaulMattSutter 및 facebook.com/PaulMattSutter를 팔로우하여 자신의 질문을하십시오. @Spacedotcom, Facebook 및 Google+를 팔로우하십시오. Space.com의 원본 기사.
