Kosmische Strahlen sind wirklich subatomare Teilchen, hauptsächlich Protonen (Wasserstoffkerne) und gelegentlich Helium oder schwerere Atomkerne und sehr gelegentlich Elektronen. Kosmische Strahlenteilchen sind sehr energetisch, da sie eine erhebliche Geschwindigkeit und damit einen erheblichen Impuls haben.
Das 1991 über Utah entdeckte Oh-My-God-Teilchen war wahrscheinlich ein Proton, das sich mit 0,999 (und danach weitere 20 x 9 Sekunden) Lichtgeschwindigkeit bewegte und angeblich die gleiche kinetische Energie trug wie ein Baseball, der sich mit einer Geschwindigkeit von 90 Kilometern bewegte Stunde.
Seine kinetische Energie wurde auf 3 x 10 geschätzt20 Elektronenvolt (eV) und es hätte die Kollisionsenergie von 7,5 x 10 gehabt14 eV, wenn es auf ein atmosphärisches Teilchen trifft - da es bei der Kollision nicht seine gesamte kinetische Energie abgeben kann. Sich schnell bewegende Trümmer tragen einen Teil davon weg und es gibt auch einen gewissen Wärmeverlust. In jedem Fall ist dies immer noch etwa das 50-fache der Kollisionsenergie, die der Large Hadron Collider (LHC) bei voller Leistung erzeugen kann. Dies gibt Ihnen eine solide Grundlage, um sich über Weltuntergangsjäger lustig zu machen, die immer noch davon überzeugt sind, dass der LHC die Erde zerstören wird.
Jetzt sind die meisten Teilchen der kosmischen Strahlung energiearm, bis zu 1010 eV - und entstehen lokal aus Sonneneruptionen. Eine weitere energischere Klasse, bis zu 1015 eV, von denen angenommen wird, dass sie von anderswo in der Galaxie stammen. Es ist schwierig, ihre genaue Quelle zu bestimmen, da die Magnetfelder der Galaxie und des Sonnensystems ihre Flugbahnen so verändern, dass sie eine gleichmäßige Verteilung am Himmel haben - als ob sie von überall her kommen.
In Wirklichkeit stammen diese galaktischen kosmischen Strahlen wahrscheinlich von Supernovae - möglicherweise in einem verzögerten Freisetzungsprozess, wenn Partikel im anhaltenden Magnetfeld eines Supernova-Überrests hin und her springen, bevor sie in die weitere Galaxie katapultiert werden.
Und dann gibt es extragalaktische kosmische Strahlen, die von der Sorte Oh-My-God sind und deren Energieniveaus 10 überschreiten15 eV, sogar selten über 1020 eV - die formal als ultrahochenergetische kosmische Strahlung bezeichnet werden. Diese Teilchen bewegen sich sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit und müssen einen Kick gehabt haben, um solche Geschwindigkeiten zu erreichen.
Eine vielleicht übertriebene Aura des Mysteriums hat jedoch traditionell den Ursprung extragalaktischer kosmischer Strahlen umgeben - wie im Titel Oh-My-God veranschaulicht.
In der Realität gibt es Grenzen, wie weit ein Teilchen mit ultrahoher Energie entfernt sein kann - denn wenn sie mit nichts anderem kollidieren, stoßen sie schließlich an die Grenze zwischen Greisen, Zatsepin und Kuzmin (GZK) . Dies stellt die Wahrscheinlichkeit dar, dass ein sich schnell bewegendes Teilchen schließlich mit einem kosmischen Mikrowellen-Hintergrundphoton kollidiert und dabei Impulsenergie und Geschwindigkeit verliert. Es zeigt sich, dass extragalaktische kosmische Strahlen Energien von über 10 behalten19 eV kann nicht von einer Quelle stammen, die weiter als 163 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist - eine Entfernung, die als GZK-Horizont bekannt ist.
Jüngste Beobachtungen des Pierre Auger Observatoriums haben eine starke Korrelation zwischen extragalaktischen kosmischen Strahlenmustern und der Verteilung benachbarter Galaxien mit aktiven galaktischen Kernen gefunden. Biermann und Souza haben nun ein evidenzbasiertes Modell für die Entstehung galaktischer und extragalaktischer kosmischer Strahlen entwickelt, das eine Reihe überprüfbarer Vorhersagen enthält.
Sie schlagen vor, dass extragalaktische kosmische Strahlen in supermassiven Schwarzloch-Akkretionsscheiben gesponnen werden, die die Grundlage für aktive galaktische Kerne bilden. Darüber hinaus schätzen sie, dass fast alle extragalaktischen kosmischen Strahlen, die die Erde erreichen, von Centaurus A stammen. Also kein großes Rätsel - in der Tat ein reiches Gebiet für weitere Forschung. Partikel von einer aktiven supermassiven Schwarzloch-Akkretionsscheibe in einer anderen Galaxie werden an unsere Haustür geliefert.
Weiterführende Literatur: Biermann und Souza Über einen gemeinsamen Ursprung galaktischer und extragalaktischer kosmischer Strahlen.
