Washington/Praha - Částice kosmického záření s vysokou energií nedávaly dlouhá desetiletí fyzikům spát. Nedokázali totiž odpovědět na otázku, odkud se berou.
Nyní mezinárodní vědecký tým, v němž pracují i čeští vědci, nabídl odpověď: zdrojem jsou aktivní jádra okolních galaxií.
A proč z nich vylétávají téměř rychlostí světla částice kosmického záření s energií až stomilionkrát vyšší, než jakou by jim dokázaly udělit největší lidmi vybudované urychlovače?
To je otázka, nad níž si budou fyzikové lámat hlavu zase teď.
Jako odpálený tenisový míček
Kosmické záření tvoří nejčastěji protony, a dále pak jádra atomů a elektrony. Přilétávají z vesmíru a neustále dopadají na Zemi, což nám ovšem nijak nevadí, protože nás velmi dobře chrání naše atmosféra.
Výjimečně se mezi nimi objevují částice s energií o několik řádů vyšší. Odborníci ji měří v desítkách trilionů elektronvoltů (eV). Pro laika je možná srozumitelnější vysvětlení, že úplně nepatrná částice, kterou nelze pozorovat ani tím nejlepším elektronovým mikroskopem, má energii stejnou jako tvrdě odpálený tenisový míček. Ani taková částice však člověku na Zemi neublíží, protože se už v horních vrstvách atmosféry postupně roztříští a vznikne sprška čítající obrovské množství částic s podstatně nižšími energiemi, které atmosféra utlumí.
Tyto částice jsou pro fyziky velice zajímavé. Díky jejich vysoké energii je totiž při letu vesmírem nestačí příliš vychýlit mezihvězdná magnetická pole. Dá se tedy přibližně zjistit, ze kterého směru přilétají.
Společný projekt sedmnácti zemí
Proto začala v roce 1999 stavba mezinárodního projektu Auger, pojmenovaného podle francouzského fyzika Pierra Augera. Mezi vědci ze sedmnácti zemí, kteří se na projektu podílejí, jsou i čeští fyzikové.
V jeho rámci se mají postavit dvě observatoře pro sledování kosmického záření přicházejícího z různých částí vesmíru. První, na jižní polokouli v Argentině, je už nyní v částečném provozu, druhá, v americkém Coloradu, se stavět teprve bude.
A z Argentiny už přišly i první poznatky.
Co prozradilo 77 částic
Jak vědci informují v dnešním čísle odborného časopisu Science, podařilo se jim od roku 2004 zachytit 77 extrémně energetických částic.
Zjistili, že přilétají z různých míst oblohy nerovnoměrně. Přitom se však směry, odkud přicházejí, nejlépe shodují s místy, v nichž leží vybraná takzvaná aktivní galaktická jádra. To jsou obrovské černé díry ve středu některých galaxií.
Zhroucené hvězdy
Černé díry jsou zhroucené hvězdy s tak silnou gravitací, že z nich nemůže uniknout ani světlo. Pohlcují vesmírné plyny, prach a další hmotu. Vyskytují se v jádrech většiny galaxií, včetně naší Galaxie, zvané Mléčná dráha.
Avšak jen v okolí některých černých děr, jimž se říká aktivní galaktická jádra, vzniká těsně před pohlcením hmoty elektromagnetické záření, nebo rentgenové paprsky, viditelné světlo případně rádiové vlny.
Naše galaxie takto aktivní jádro nemá.
Nyní tedy o aktivních galaktických jádrech předpokládáme, že také vyvrhují do vesmíru vysoce energetické částice kosmického záření. Přesný mechanismus, jak je dokážou urychlit na tak vysoké energie, zatím zůstává tajemstvím.
"Ale když teď můžeme teď vyloučit řadu hypotéz o původu kosmického záření jako neplatné, jsme schopni soustředit se na vyluštění této záhady," říká Michael Prouza z Fyzikálního ústavu Akademie věd v Praze, který se na projektu Auger podílí.
Nádrže v pampě odhalují vesmír
Observatoř Pierra Augera v Argentině není souvislé zařízení. Její prvky jsou rozptýleny na obrovské ploše 3000 čtverečních kilometrů v pampě.
Sestává ze čtyř pozorovacích stanovišť s teleskopy, která jsou rozmístěna na krajích pampy. Sledují kratičké záblesky, které vznikají v atmosféře při srážce vysoce energetického kosmického záření s molekulami dusíku v atmosféře.
Dále je součástí observatoře síť 1600 pozemních detektorů částic, rozmístěných po celém sledovaném území s pravidelným odstupem mezi detektory půldruhého kilometru. Mají podobu uzavřených nádrží, každá s dvanácti tunami destilované vody uvnitř.
Do nádrže přes plastový obal dopadají zbytky kosmických částic. Při reakci s vodou vydávají modravé, takzvané Čerenkovovo záření. A to měří další detektory.
Výsledkem tedy je, že zúčastnění vědci mají na internetu k dispozici naměřené údaje o příchodu částice do atmosféry díky dalekohledům, a pak i data o jejich dopadu na povrch Země.
Díky jejich vyhodnocení mohou stále přesněji poznávat i vesmír kolem nás.
