الأشعة الكونية هي في الحقيقة جسيمات دون ذرية ، كونها في الأساس بروتونات (نويات هيدروجينية) وأحيانًا نوى هيليوم أو أثقل ذرات وأحيانًا إلكترونات. إن جزيئات الأشعة الكونية نشطة للغاية نتيجة امتلاكها لسرعة كبيرة وبالتالي قوة دفع كبيرة.
ربما كان جسيم Oh-My-God الذي تم اكتشافه فوق يوتا في عام 1991 بروتونًا يسير بسرعة 0.999 (ويضيف 20 × 9 ثانية أخرى بعد ذلك) من سرعة الضوء ويُزعم أنه يحمل نفس الطاقة الحركية لبيسبول يسير بسرعة 90 كيلومترًا ساعة.
قدرت طاقته الحركية بـ 3 × 1020 إلكترون فولت (eV) وكان يمكن أن يكون لها طاقة تصادم 7.5 × 1014 عندما تضرب جسيمًا جويًا - لأنها لا تستطيع التخلي عن كل طاقتها الحركية في التصادم. الحطام سريع الحركة يحمل بعضًا منه وهناك بعض فقدان الحرارة أيضًا. على أي حال ، لا يزال هذا حوالي 50 ضعفًا من طاقة التصادم التي نتوقع أن يتمكن مصادم هادرون الكبير (LHC) من توليدها بكامل طاقتها. لذا ، يمنحك هذا أساسًا سليمًا للسخرية من المتشائمين الذين ما زالوا مقتنعين بأن المصادم LHC سيدمر الأرض.
الآن ، معظم جزيئات الأشعة الكونية منخفضة الطاقة ، تصل إلى 1010 eV - وتنشأ محليًا من التوهجات الشمسية. فئة أخرى أكثر نشاطًا ، تصل إلى 1015 يعتقد أنها نشأت من مكان آخر في المجرة. من الصعب تحديد مصدرها بالضبط حيث أن الحقول المغناطيسية للمجرة والنظام الشمسي تغير مسارها بحيث ينتهي الأمر بتوزيع موحد في السماء - كما لو أنها تأتي من كل مكان.
ولكن في الواقع ، ربما تأتي هذه الأشعة الكونية المجرية من المستعرات الأعظمية - ربما في عملية إطلاق متأخرة حيث ترتد الجسيمات ذهابًا وإيابًا في المجال المغناطيسي المستمر لبقايا السوبرنوفا ، قبل أن تقذف إلى المجرة الأوسع.
ثم هناك أشعة كونية خارج المجرة ، وهي من نوع Oh-My-God ، مع مستويات طاقة تتجاوز 1015 eV ، حتى نادرا ما تتجاوز 1020 eV - والتي تحمل عنوانًا رسميًا أشعة كونية فائقة الطاقة. تنتقل هذه الجسيمات قريبًا جدًا من سرعة الضوء ويجب أن يكون لديها ركلة شديدة لتحقيق هذه السرعات.
ومع ذلك ، فإن الهالة الغامضة التي ربما تكون مبالغًا فيها قد أحاطت تقليديًا بأصل الأشعة الكونية خارج المجرة - كما هو موضح في عنوان Oh-My-God.
في الواقع ، هناك حدود لمدى البُعد الذي يمكن أن ينشأ عنه جسيم فائق الطاقة - نظرًا لأنه إذا لم يتصادموا مع أي شيء آخر ، فسوف يواجهون حد Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) . هذا يمثل احتمال اصطدام جسيم سريع الحركة في نهاية المطاف بفوتون الخلفية الكونية الميكروويف ، مما يفقد طاقة الزخم والسرعة في العملية. من الواضح أن الأشعة الكونية خارج المجرات تحتفظ بطاقات أكثر من 1019 لا يمكن أن تكون eV قد نشأت من مصدر أبعد من 163 مليون سنة ضوئية عن الأرض - وهي مسافة تعرف باسم أفق GZK.
وقد وجدت الملاحظات الأخيرة التي قام بها مرصد بيير أوجيه وجود علاقة قوية بين أنماط الأشعة الكونية خارج المجرة وتوزيع المجرات القريبة مع نوى المجرة النشطة. لقد توصل بيرمان وسوزا الآن إلى نموذج قائم على الأدلة لأصل الأشعة الكونية المجرية وخارج المجرة - التي لديها عدد من التنبؤات القابلة للاختبار.
يقترحون أن الأشعة الكونية خارج المجراة يتم نسجها في أقراص تراكم ثقب أسود فائق الكتلة ، والتي تعد أساس النوى المجرية النشطة. علاوة على ذلك ، يقدرون أن جميع الأشعة الكونية خارج المجراة تقريبًا التي تصل إلى الأرض تأتي من Centaurus A. لذا ، لا يوجد لغز كبير - في الواقع منطقة غنية لمزيد من البحث. يتم تسليم جزيئات من قرص تراكم ثقب أسود هائل نشط في مجرة أخرى إلى عتبة دارنا.
قراءة متعمقة: Biermann و Souza على أصل مشترك للأشعة الكونية المجرة وخارج المجرة.
