हाई-एनर्जी वोडुनिट: द ओरिजिन ऑफ द 'ओएमजी पार्टिकल'

इस कलाकार के चित्रण में दिखाए गए अनुसार, दूर के तारों से गामा-किरण फट जाती है, यह अल्ट्रा-शक्तिशाली "ओएमजी कणों" का एक संभावित स्रोत है जो कभी-कभी पृथ्वी पर वैज्ञानिकों के डिटेक्टरों को मारते हैं।

(छवि: © नासा / स्काईवर्क्स डिजिटल)

पॉल सटर ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में एक खगोल भौतिकीविद् और COSI विज्ञान केंद्र के मुख्य वैज्ञानिक हैं। सटर "आस्क ए अ स्पेसमैन" और "स्पेस रेडियो" की भी मेजबानी कर रहा है और दुनिया भर में एस्ट्रोटर्फ का नेतृत्व करता है। सटर ने इस लेख को स्पेस.कॉम के एक्सपर्ट वॉयस: ओप-एड एंड इनसाइट्स में योगदान दिया।

अभी, जब आप यह बहुत पाठ पढ़ते हैं, तो आपका डीएनए छोटे, अदृश्य गोलियों से कटा हुआ होता है। नुकसान-डीलरों को कॉस्मिक किरणों के रूप में जाना जाता है, भले ही वे बिल्कुल किरणें न हों - लेकिन नाम एक ऐतिहासिक गलतफहमी से अटक गया। इसके बजाय, वे कण हैं: इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन, ज्यादातर, लेकिन कभी-कभी हीलियम या यहां तक ​​कि लोहे के नाभिक जैसी भारी चीजें।

ये ब्रह्मांडीय कण परेशानी वाले होते हैं, क्योंकि a) वे तेज़ होते हैं, और इसलिए बहुत अधिक गतिज ऊर्जा होती है जो चारों ओर टॉस होती है और b) वे विद्युत आवेशित होते हैं। इसका मतलब है कि वे हमारे खराब डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स को आयनित कर सकते हैं, उन्हें अलग कर सकते हैं और कभी-कभी बेकाबू प्रतिकृति त्रुटियों (उर्फ, कैंसर) के लिए अग्रणी हो सकते हैं। ['सुपरस्टार' एटा कैरिनाए एक्ट्स लाइक ए जिनॉर्मस कॉस्मिक-रे गन, लेकिन क्यों?]

जैसे कि यह काफी बुरा नहीं था, हर बार एक बार, लगभग प्रति वर्ग किलोमीटर प्रति वर्ष एक बार, एक कण वास्तव में राक्षसी गति से हमारे ऊपरी वातावरण में चिल्लाता है, एक असहाय नाइट्रोजन या ऑक्सीजन अणु के खिलाफ दस्तक देता है और एक शॉवर में कैस्केडिंग करता है। कम ऊर्जा (लेकिन अभी भी घातक है, निश्चित रूप से) माध्यमिक कण।

ऐसी उपयुक्त क्षमता के एक कण के साथ सामना होने पर केवल एक उचित प्रतिक्रिया होती है: "ओएमजी।"

Fastballs

"ओएमजी" उपनाम था जिसे अब उच्च-ऊर्जा-ऊर्जा वाले कॉस्मिक किरणों के रूप में जाना जाता है, का पहला उदाहरण दिया गया था, जिसका पता 1991 में यूटा के फ्लाई के आई कॉस्मिक किरण डिटेक्टर विश्वविद्यालय ने लगाया था। यह एकल प्रोटॉन हमारे वायुमंडल में लगभग 99.9999999999999999999999951 पर प्रकाश की गति से फिसल गया। और नहीं, वे सभी नाइन सिर्फ संख्या को प्रभावशाली बनाने के लिए नाटकीय प्रभाव के लिए नहीं हैं - यह वास्तव में बहुत तेज था। इस कण में गतिज फेंकने वाली बेसबॉल के समान गतिज ऊर्जा की समान मात्रा थी ... एक प्रोटॉन के आकार में एक वस्तु में संकुचित हो गई।

इसका मतलब है कि इस कण में हमारे सबसे शक्तिशाली कण कोलेजन, एलएचसी की तुलना में 10 मिलियन गुना अधिक ऊर्जा हो सकती है। सापेक्षतावादी समय के फैलाव के कारण, उस गति से, OMG कण कण के अपने समय के 0.43 मिलीसेकंड में हमारे निकटतम पड़ोसी स्टार, प्रोक्सिमा सेंटौरी की यात्रा कर सकता है। जब तक आप इस वाक्य (अपने स्वयं के दृष्टिकोण से) को पढ़ते हैं, तब तक यह हमारे गेलेक्टिक कोर पर जारी रह सकता है।

OMG, वास्तव में।

उस कण का पता लगाने के बाद से, हमने दुनिया भर में विशेष दूरबीनों और डिटेक्टरों का उपयोग करके इन चरम घटनाओं के लिए आसमान देखना जारी रखा है। सभी ने बताया, हमने पिछले कुछ दशकों में लगभग सौ OMG श्रेणी के कणों को रिकॉर्ड किया है।

उन कुछ दर्जन उदाहरणों से दोनों की उत्पत्ति का रहस्य स्पष्ट और गहरा होता है। अधिक डेटा हमेशा अच्छा होता है, लेकिन हमारे ब्रह्मांड में हेक एक शक्तिशाली है जो एक प्रोटॉन को एक अच्छा पर्याप्त दरार देता है जो कि लगभग - लगभग चुनौती को एक दौड़ में ही चुनौती दे सकता है?

Knuckleballs

पागल वेग के लिए एक आवेशित कण को ​​तेज करने के लिए, आपको दो प्रमुख अवयवों की आवश्यकता होती है: बहुत अधिक ऊर्जा और एक चुंबकीय क्षेत्र। चुंबकीय क्षेत्र कण को ​​स्थानांतरित करने का कार्य करता है जो कुछ भी ऊर्जा आपके घटना में हैं (कहते हैं, एक सुपरनोवा विस्फोट की विस्फोटक गतिज ऊर्जा या मामले को ब्लैक होल की ओर गिरता है जैसे कि गुरुत्वाकर्षण खिंचाव)। विस्तृत भौतिकी, स्वाभाविक रूप से, अविश्वसनीय रूप से जटिल और बहुत अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। ब्रह्मांडीय किरणों के जन्मस्थान भयावह रूप से जटिल हैं और हमारे ब्रह्मांड के चरम क्षेत्रों में स्थित हैं, इसलिए एक पूर्ण भौतिक चित्र के लिए मुश्किल से आने वाला है।

लेकिन हम अभी भी कुछ शिक्षित अनुमान लगा सकते हैं कि हमारे मित्र OMG कण जैसे चरम उदाहरण कहां से आते हैं। हमारा पहला अनुमान सुपरनोवा हो सकता है, बड़े पैमाने पर सितारों की टाइटैनिक मौतें। चुंबकीय क्षेत्र? चेक। बहुत ज्यादा ताकत? चेक। लेकिन चाल करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं। आपके बगीचे की विविधता के तारकीय विस्फोट में हमारे द्वारा विचार किए जा रहे गति पर कणों को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त कच्चा ऊँफ नहीं है।

आगे क्या होगा? सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक प्रबल दावेदार हैं। ये नाभिक एक पदार्थ के रूप में निर्मित होते हैं, जो एक आकाशगंगा के केंद्र में स्थित एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर स्थित है; वह सामग्री संकुचित हो जाती है और गर्म हो जाती है, जिससे उसके अंतिम क्षणों में अभिवृद्धि डिस्क बन जाती है। उस घुमा हुआ नरक डायनेमो क्रियाओं से तीव्र चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिससे कुछ गंभीर अश्वशक्ति को उत्सर्जित कणों को जोड़ने के लिए आवश्यक अवयवों के शक्तिशाली मिश्रण का निर्माण होता है।

सिवाय (और आपको पता था कि एक "छोड़कर" होने वाला था), पृथ्वी पर पहुंचने वाली कॉस्मिक किरणों का उत्पादन करने के लिए सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक बहुत दूर हैं। एक अति-उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरण की प्रचंड गति पर, ब्रह्मांड के माध्यम से परिभ्रमण एक बर्फानी तूफान के माध्यम से हल करने की कोशिश की तरह अधिक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उन गतिमान कॉस्मिक बैकग्राउंड में - बहुत कम ब्रह्मांड से बचे कम ऊर्जा वाले फोटॉन की बाढ़ - उच्च ऊर्जा की ओर अत्यधिक विकसित दिखाई देती है। तो, वह उच्च तीव्रता वाला प्रकाश स्मैक और यात्रा करने वाले कॉस्मिक किरणों पर तैरता है, धीमा और अंततः इसे रोक रहा है।

इस प्रकार, हम सबसे शक्तिशाली ब्रह्मांडीय किरणों से सौ मिलियन प्रकाश-वर्ष या उससे अधिक दूर तक यात्रा करने की उम्मीद नहीं कर सकते हैं - और अधिकांश सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक उससे बहुत अधिक, हमसे बहुत दूर हैं।

Curveballs

काफी समय के लिए, OMG पीढ़ी के लिए एक प्रमुख संदिग्ध सेंटोरस ए था, जो अपेक्षाकृत पास का सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक था जो 10 मिलियन और 16 मिलियन प्रकाश-वर्ष के बीच कहीं दूर बैठता है। शक्तिशाली, चुंबकीय और करीब - सही कॉम्बो। लेकिन जब कुछ सर्वेक्षणों ने संकेत दिया है कि ब्रह्मांडीय किरणें अपनी सामान्य दिशा से आ सकती हैं, तो उस आकाशगंगा को स्पष्ट रूप से दोषी ठहराने के लिए पर्याप्त सहसंबंध नहीं है। [अजीब गैलेक्सी सेंटोरस ए पर एक गहरी नज़र]

समस्या का एक हिस्सा यह है कि मिल्की वे का अपना चुंबकीय क्षेत्र आने वाली ब्रह्मांडीय किरणों के प्रक्षेपवक्र को सूक्ष्म रूप से बदल देता है, जिससे उनकी मूल दिशाएं बदल जाती हैं। तो, एक ब्रह्मांडीय किरण के स्रोत को फिर से बनाने के लिए, आपको हमारी आकाशगंगा के चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और दिशाओं के लिए मॉडल की भी आवश्यकता है - कुछ ऐसा जो हमारे पास पूरी तरह से नहीं है।

यदि ओएमजी जनरेटर सेंटोरस ए खुद से नहीं है, तो शायद यह सीफर्ट आकाशगंगाएं हैं, जो आम तौर पर करीब (आमतौर पर अभी भी उज्ज्वल और मजबूत) सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक के करीब एक निश्चित गैलेक्टिक उपवर्ग है। लेकिन फिर से, एक सौ नमूनों को भी नहीं खींचने के लिए, एक कठोर सांख्यिकीय निर्धारण करना मुश्किल है।

शायद यह गामा-रे फटने वाला है, अजीबोगरीब प्रलय से कुछ सबसे चरम सितारों तक पहुंचने के लिए सोचा गया। लेकिन उस स्थिति के भौतिकी के बारे में हमारी समझ है (क्या आप इस पर विश्वास कर सकते हैं?) थोड़े स्केच।

शायद यह कुछ अधिक विदेशी है, जैसे कि बिग बैंग के शुरुआती क्षणों से सामयिक दोष या अंधेरे पदार्थ के भीतर कुछ फंकी बातचीत। शायद हम भौतिकी गलत कर रहे हैं और हमारी दूरी-सीमा की गणना सटीक नहीं है। शायद, हो सकता है, शायद ...

इन अल्ट्रा-हाई-एनर्जी "ओएमजी" कणों की वास्तविक उत्पत्ति को कम करना मुश्किल है, और इतिहास का पता लगाने के लगभग 30 वर्षों के बावजूद, हमारे पास बहुत सारे ठोस जवाब नहीं हैं। जो ठीक है - ब्रह्मांड में कम से कम कुछ रहस्यों को छोड़ना अच्छा है। एस्ट्रोफिजिसिस्ट कुछ नौकरी सुरक्षा का भी उपयोग कर सकते हैं।

"आस्क ए स्पेसमैन" पॉडकास्ट पर एपिसोड को सुनकर, आईट्यून्स पर और वेब पर http://www.askaspaceman.com पर अधिक जानें। इस टुकड़े के लिए नेतृत्व करने वाले प्रश्नों के लिए hchrissscottt का धन्यवाद! ट्विटर पर #AskASpaceman का उपयोग करके या पॉल @PaulMattSutter और facebook.com/PaulMattSutter का उपयोग करके अपना प्रश्न पूछें। हमें @Spacedotcom, फेसबुक और Google+ पर फॉलो करें। Space.com पर मूल लेख।