Os raios cósmicos são realmente partículas subatômicas, sendo principalmente prótons (núcleos de hidrogênio) e ocasionalmente hélio ou núcleos atômicos mais pesados e, ocasionalmente, elétrons. As partículas de raios cósmicos são muito energéticas como resultado de terem uma velocidade substancial e, portanto, um momento substancial.
A partícula Oh-My-God detectada em Utah em 1991 foi provavelmente um próton viajando a 0,999 (e adicione outros 20 x 9s depois disso) da velocidade da luz e, supostamente, carregava a mesma energia cinética de uma bola de beisebol viajando a 90 quilômetros por hora. hora.
Sua energia cinética foi estimada em 3 x 1020 elétron-volts (eV) e teria a energia de colisão de 7,5 x 1014 eV quando atinge uma partícula atmosférica - já que não pode abrir mão de toda a sua energia cinética na colisão. Os detritos em movimento rápido carregam parte dele e também há alguma perda de calor. De qualquer forma, isso ainda é cerca de 50 vezes a energia de colisão que esperamos que o Large Hadron Collider (LHC) seja capaz de gerar com potência total. Portanto, isso fornece uma base sólida para zombar dos caçadores do juízo final que ainda estão convencidos de que o LHC destruirá a Terra.
Agora, a maioria das partículas de raios cósmicos são de baixa energia, até 1010 eV - e surgem localmente de explosões solares. Outra classe mais enérgica, até 1015 eV, são pensados como originários de outros lugares da galáxia. É difícil determinar sua fonte exata, pois os campos magnéticos da galáxia e do sistema solar alteram suas trajetórias para que eles acabem tendo uma distribuição uniforme no céu - como se viessem de todos os lugares.
Mas, na realidade, esses raios cósmicos galácticos provavelmente provêm de supernovas - possivelmente em um processo de liberação retardada, à medida que as partículas saltam para frente e para trás no campo magnético persistente de um remanescente de supernova, antes de serem catapultadas para a galáxia mais ampla.
E então existem raios cósmicos extragaláticos, que são da variedade Oh-Meu-Deus, com níveis de energia superiores a 1015 eV, mesmo raramente excedendo 1020 eV - que são formalmente chamados de raios cósmicos de ultra alta energia. Essas partículas viajam muito perto da velocidade da luz e devem ter sofrido um chute para atingir essas velocidades.
No entanto, uma aura de mistério talvez exagerada talvez tenha tradicionalmente cercado a origem dos raios cósmicos extragaláticos - como exemplificado no título Oh-My-God.
Na realidade, existem limites para a distância de onde uma partícula de energia ultra alta pode se originar - já que, se não colidirem com mais nada, acabarão por se deparar com o limite de Greisen – Zatsepin – Kuzmin (GZK) . Isso representa a probabilidade de uma partícula em movimento rápido colidir com um fóton cósmico de fundo de micro-ondas, perdendo energia e velocidade de momento no processo. Conclui que os raios cósmicos extragalácticos retêm energias de mais de 1019 O eV não pode ter se originado de uma fonte a mais de 163 milhões de anos-luz da Terra - uma distância conhecida como horizonte GZK.
Observações recentes do Observatório Pierre Auger descobriram uma forte correlação entre os padrões extragaláticos de raios cósmicos e a distribuição de galáxias próximas com núcleos galácticos ativos. Biermann e Souza criaram agora um modelo baseado em evidências para a origem dos raios cósmicos galácticos e extragaláticos - que tem várias previsões testáveis.
Eles propõem que os raios cósmicos extragaláticos são gerados em discos de acumulação de buracos negros supermassivos, que são a base dos núcleos galácticos ativos. Além disso, eles estimam que quase todos os raios cósmicos extragaláticos que atingem a Terra provêm do Centaurus A. Portanto, não há um grande mistério - de fato, uma área rica para futuras pesquisas. Partículas de um disco de acúmulo de buraco negro supermassivo ativo em outra galáxia estão sendo entregues à nossa porta.
Leitura adicional: Biermann e Souza Sobre uma origem comum dos raios cósmicos galácticos e extragaláticos.
